Задвижка (варианты) и седло для нее (варианты)

 

Использование: в арматуростроении, в частности в качестве запорного устройства для абразивных и агрессивных сред. В двух полукорпусах задвижки установлены уплотнительные седловые втулки из эластомерного материала. В открытом положении задвижки внутренние торцевые поверхности втулок плотно контактируют друг с другом, а в закрытом - с запорным органом. Во втулках выполнено, по меньшей мере, по одному глухому осевому отверстию для заполнения его материалом втулки при ее сжатии запорным органом. В каждую втулку запрессовано круглое кольцо жесткости из более твердого материала, чем материал втулки. Кольцо размещено у дна осевого отверстия втулки. Внутренний диаметр кольца больше внутреннего диаметра втулки. На внутренней поверхности каждой втулки выполнена дуговая радиальная канавка с длиной дуги около 120^o. 4 с.и 6 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к негерметизированным задвижкам, имеющим упругую втулку и кольцо жесткости для улучшения уплотнения задвижки. Задвижку настоящего изобретения можно использовать либо как ножевую задвижку, либо как выпускную задвижку, а также для регулировки подачи жидкостей или сухого порошка. Задвижка особенно пригодна для работы с абразивной и коррозийной суспензией.

Изобретение является усовершенствованием задвижек, описанных в патентах US NN 3945604, 4007911, 4257447 и 4688597.

Изобретение обеспечивает улучшенную конструкцию по сравнению с известными задвижками за счет размещения втулки и кольца жесткости с противоположных сторон задвижки, с возможностью взаимодействия втулки с задвижкой, и благодаря новым особенностям установки втулки в корпусе задвижки.

В изобретении используется конструкция задвижки, которая создана на базе использования упругой опорной поверхности эластомерных уплотнителей или втулок, расположенных напротив друг друга при движении задвижки. Поскольку задвижка проскальзывает между втулками уплотнения во время подъема или опускания задвижки, то противоположно расположенные втулки приводятся в движение вдоль оси. Так как втулки изготавливаются из несжимаемых эластомеров, то материал втулки, сжимаемый задвижкой, должен переместиться или пройти во внутрь открытых областей или промежутков, предназначенных для приема подобного перемещения.

В известных задвижках открытые области имелись в корпусе задвижки, позволяя втулкам растекаться радиально наружу, тем самым увеличивая внешний диаметр втулки. Кроме того,некоторые задвижки были приспособлены для радиального перемещения во внутрь отверстия втулки, где протекает суспензия технологического процесса.

Задачей изобретения является создание конструкции задвижки, которая позволяет осуществить плотную посадку втулок в корпусе, обеспечивающую максимальную опору для втулок; допускает реализацию самого широкого набора размеров задвижек, включая задвижки самого большого диаметра, а также уменьшение усилия, необходимого для перемещения задвижки, т.е. уменьшение габаритов и стоимости силового привода задвижки. Кроме того, задачей изобретения является обеспечение экономии при изготовлении и литье втулок из эластомера. Выступы, на которые опирается металлическое кольцо жесткости втулки в отливке, выходят из внутренних отверстий во втулках, когда они покидают отливку. Эти оставшиеся отверстия принимают перемещение эластомера, когда приводится в движение задвижка. Поскольку металлическое кольцо жесткости запрессовывается во втулку без выступающих ее частей, то не требуется такой антикоррозийный металл как, например, нержавеющая сталь, тем самым снижая общую стоимость втулки. Также задачей изобретения является обеспечение возможности замены стандартной ножевой задвижки простым удалением ножевой задвижки и смещением выпускной задвижки на место и заштифтовыванием его к вилке силового привода. Затем втулки ножевой задвижки заменяются укороченными втулками для выпускной задвижки. Корпус задвижки и силовой привод не требуют модификаций.

Технический результат достигается тем, что в задвижке, содержащей два полукорпуса со сквозными соосными проходными каналами, образующими рабочую полость, в которой размещен перемещающийся из открытого в закрытое положение запорный орган, имеются седла, выполненные в виде уплотнительных втулок. Втулки установлены в каждом проходном канале по всей его длине и выполнены с внешней и внутренней торцевыми поверхностями, причем в открытом положении задвижки внутренние торцевые поверхности втулок прижаты друг к другу, а в закрытом к запорному органу.

Втулки выполнены из аксиально деформируемого эластомерного материала, упругого по всему объему, во втулках выполнено, по меньшей мере, по одному глухому осевому отверстию, у дна которого размещено запрессованное круглое кольцо жесткости из материала с большей твердостью, чем твердость материала втулки. Внутренний диаметр кольца больше внутреннего диаметра втулки.

На внутренней поверхности каждой втулки может быть выполнена дуговая радиальная канавка с длиной дуги около 120^o, расположенная приблизительно на середине осевой длины втулки. При этом втулка выполнена с буртом для фиксации в задвижке. Осевые отверстия равномерно разнесены по окружности втулки, а радиус наружной поверхности кольца жесткости равен радиальному расстоянию от продольной оси проходного канала задвижки до максимально удаленной от нее образующей цилиндрической поверхности осевого отверстия.

На фиг. 1 изображен узел задвижки, вид с торца; на фиг. 2 то же, вид сбоку;на фиг. 3 увеличенный в масштабе фрагмент в сечении, проведенном через отверстия во втулке, представляющий детали задвижки в полностью открытом состоянии и подведенной к трубопроводу с противоположно расположенными упругими втулками в концевом опорном элементе; на фиг. 4 и 5 сечения, аналогичные сечению на фиг. 3, представляющие задвижку соответственно в частично и полностью закрытых состояниях; на фиг. 6 сечение задвижки по линии А-А на фиг. 2; на фиг. 7 -вид с торца, изображающий часть втулки задвижки; на фиг. 8 поперечное сечение по линии Б-Б на фиг. 7; на фиг. 9 - увеличенное в масштабе поперечное сечение через одно из отверстий во втулке, изображающее втулку и кольцо жесткости задвижки на фиг. 1; на фиг. 10 - поперечное сечение, аналогичное на фиг. 9, изображающее отверстие втулки, заполненное пенопластом с закрытыми порами; на фиг. 11 поперечное сечение, аналогичное сечению на фиг. 9, изображающее механическую пружину, установленную в отверстие втулки; на фиг. 12 вид с торца еще одного примера выполнения изобретения, имеющего выпускную задвижку; на фиг. 13-15 сечения, изображающие задвижку на фиг. 12 соответственно в открытом, частично закрытом и полностью закрытом состояниях; на фиг. 16 увеличенное в масштабе поперечное сечение, изображающее втулку и кольцо жесткости задвижки на фиг. 12; на фиг. 17 вид сбоку в поперечном сечении, изображающий стопорное устройство изобретения при открытой задвижке; на фиг. 18 вид сбоку в поперечном сечении, изображающий стопорное устройство на фиг. 17 при закрытой задвижке; на фиг. 19 вид спереди, изображающий часть втулки задвижки еще одного примера выполнения настоящего изобретения; на фиг. 20 поперечное сечение по В-В на фиг. 19; на фиг. 21 увеличенный в масштабе фрагмент в разрезе, показывающий части задвижки, показанной на фиг. 19 в полностью открытом состоянии и подведенной к трубопроводу с противоположно расположенными упругими втулками в концевом опорном элементе; на фиг. 22 и 23 сечения, аналогичные сечению на фиг. 21, изображающими задвижку, соответственно в частично и полностью закрытых состояниях; на фиг. 24 перспективный вид части втулки задвижки, показанной на фиг. 19, иллюстрирующий шпонку регулировки; на фиг. 25 увеличенное в масштабе поперечное сечение через одно из отверстий во втулке, показывающее втулку и кольцо жесткости задвижки,показанной на фиг. 19.

В проиллюстрированном примере выполнения изобретения, который приведен на фиг. 1 17, используется узел задвижки, который содержит корпус 1, приспособленный для соосного сочленения с трубопроводом, и силовой привод 2 задвижки, закрепленный на этом корпусе.

Запорный орган 3 задвижки имеет форму плоской гладкой неперфорированной перегородки одинаковой толщины, установленной для возвратно-поступательного перемещения в корпусе. Задвижка показана в закрытом положении на фиг. 1 и 2. Силовой привод 2 изображен как пневмоцилиндр или гидроцилиндр 4, включающий поршневой шток 5, имеющий в самой нижней части раздвоенное вилкообразное соединение 6, соединенное шарнирно со штырем 7 в самой нижней части запорного органа 3. При селективной подаче жидкости под давлением в цилиндрические камеры, расположенные с противоположных сторон поршня в цилиндре 4, запорный орган 3 может быть передвинут в промежуточное положение между положением, показанным на фиг. 13, когда трубопровод открыт полностью, и положением, показанным на фиг. 15, когда трубопровод закрыт полностью, которые более подробно описываются ниже. Силовой привод 2 может также иметь ручное управление или привод с электродвигателем, который вращает гайку с резьбой, сквозь которую проходит стержень винта, обеспечивая требуемое линейное перемещение. В случае использования задвижек больших размеров с двух сторон задвижки могут быть закреплены сдвоенные гидроцилиндры, расположенные параллельно, чтобы минимизировать условие достижения верхнего зазора.

Силовой привод может быть смонтирован на корпусе с помощью жесткой рамы 8, составленной из двух частей, закрепляемой снаружи на корпусных пластинах болтами 9, которые показаны на фиг.1 и 2.

Корпус 1 состоит из одинаковых, противоположно расположенных половин 10 и 11, имеющих соответствующие корпусные пластины 12 и 13. Корпусные половины крепко соединены друг с другом несколькими болтами 9, проходящими сквозь соседние корпусные пластины. Каждая корпусная пластина 12 и 13 имеет соосные выемки 14 и 15, как показано на фиг. 6, которые вместе образуют зазор достаточной ширины для прохода запорного органа 3 во время его перемещения. Эти выемки выполнены на станке, чтобы обеспечить габаритное изменение прохода задвижки, которое влияет на сжатие втулки, когда задвижка находится в открытом состоянии. Этот проход или рабочая полость обозначен позицией 16 на фиг. 3, 4, 5, и имеет фиксированную ширину, слегка большую, чем ширина запорного органа 3, когда болты 9 крепко стянуты, за исключением самого нижнего конца, где проход расходится наружу для целей очистки.

Отдельные уплотнительные втулки 17 и 18 монтируются в соответствующих корпусных половинках. Каждая втулка 17 и 18 состоит из кольцеобразного упругого тела 19, 20 из такого эластомерного материала как, например, натуральный каучук или другие, пригодные для этой цели эластомеры, например полиуретан, и имеет сужающееся радиальное поперечное сечение на своем внутреннем торце 21. Внутри в средней части 22 втулки 17 и 18 армированы кольцом жесткости 23, которое может быть изготовлено из такого прочного материала как, например, сталь, твердый полиуретан и равноценный пластик.

Втулка преимущественно может быть изготовлена в форме литья со множеством выступов, расположенных через интервалы вдоль окружности литья втулки, и с такими выступами, которые находятся в контакте с их внутренними торцами с помощью кольца жесткости 23. На расстоянии от литья и выступов, как показано на фиг. 7 и 8, имеется множество глухих осевых отверстий сжатия 24, а боковая часть стенки кольца жесткости 23 попадает в каждое из отверстий 24.

Поскольку втулки 17 и 18 изготовляются из упругого эластомера, который является твердым несжимаемым материалом, то втулки 17 и 18 выступают из проходного канала, когда запорный орган 3 проскальзывает между ними, отодвигая втулки на расстояние, равное толщине запорного органа 3.

Отверстия 24 сжатия, отлитые внутри втулок 17 и 18, имеют пространство для смещаемого объема эластомерного материала втулки. Часть эластомера будет проходить также радиально во внутрь по внутреннему диаметру втулок 17 и 18. Это происходит благодаря тому, что три стороны эластомерной втулки 17, 18 имеют опору, оставляя свободной только радиальную внутреннюю поверхность втулки и отверстий 24 сжатия для упругого перемещения, т.е. упругой деформации. Благодаря несжимаемому свойству эластомера объемный размер втулки не изменится по мере того,как запорный орган 3 перемещается в закрытое положение.

Как показано на фиг. 9, внутренний торец 21 втулки 17 образуется с помощью средней части 25, имеющей плоскую, радиально выступающую внутреннюю поверхность 26. Радиальные и внутренние 27 и внешние 28 части втулки, соосные с внутренним торцом, образуют угол приблизительно в диапазоне от 20 до 30^o относительно диаметра тела втулки 17. Части втулки 25, 27 и 28 будут нажимать на соответствующие части 29, 30 и 31 втулки 18 или на запорный орган, как показано на фиг.3 и 4.

В осевой части наружного торца втулки 17 зажимный фланцевый сальник 32 выступает по радиусу наружу для фиксации втулки 17 на месте, когда трубопроводный двойной фланец закрепляется болтами напротив лицевой поверхности задвижки, исключая необходимость использования фланца уплотнения на всю поверхность втулки 17. Зажимный фланцевый сальник 32 имеет радиально выступающую сальниковую часть 34, которая функционирует как уплотняющий буртик.

Пара стопорных буртиков 35 и 36 располагается приблизительно посередине вдоль радиально внешней поверхности втулки 17 с целью фиксации положения втулки 17 в корпусе 12, когда задвижка не установлена в трубопровод, тем самым предотвращая выпадение втулки 17. Стопорный буртик 35 находится рядом и соосно с внутренней радиальной центральной линией, проходящей через поперечное сечение кольца жесткости 23, а другой стопорный буртик 36 находится приблизительно посередине между стопорным буртиком 35 и зажимным фланцевым сальником 32. Стопорные буртики 35 и 36 к тому же исключают накопление суспензии между втулкой 17 и корпусной пластиной 12 во время выполнения операции подъема и опускания запорного органа.

Уплотняющий выступ 37 вместе с уплотняющей частью 34 зажимного фланцевого сальника 32 проходит по кругу вдоль тела втулки 17 и обеспечивает более плотное уплотнение к соприкасающемуся трубопроводному фланцу. Как показано на фиг.9, внутренний уплотняющий буртик 37 располагается так, что он выступает соосно наружу поверхности 38, расположенной рядом с радиально внутренним торцом втулки 17.

Кольцо жесткости 23 с втулкой образуют единое целое, исключающее отделение втулки 17 от запорного органа 3 во время открывания и закрывания задвижки.

Отверстия сжатия 24 могут оставаться пустыми, как показано на фиг. 9, или показано на фиг. 3, 4, 5. Отверстия 24 могут также быть заполнены упругим пенопластом с закрытыми порами 40 или в них должны быть установлены механические пружины 41, как показано на фиг. 10 и 11, соответственно. Пластиковая пробка может быть также чаще всего использована вместе с упругим пенопластом с закрытыми порами или механической пружиной. В данном примере выполнения изобретения упругий пенопласт с закрытыми порами или механическая пружина располагаются внутри пластиковой пробки, вставленной во внутрь отверстия 24. Уплотнение с помощью пластиковых пробок 39 или заполнение с помощью пенопласта с закрытыми порами 40 будет заполнять отверстие 24, предотвращая какую-либо утечку воздуха из него, когда задвижка находится под давлением с внутренней стороны трубопровода или со стороны укороченной части втулки 17, когда задвижка находится в закрытом состоянии. Утечка воздуха может привести к созданию вакуума, когда задвижка открыта, что приводит к потоку жидкости из трубопровода, например, воды или суспензии, которая может быть засосана за внутренний уплотняющий буртик 37.

Механические пружины 41 могут быть использованы с целью возвращения втулки 17 на необходимую длину уплотнения, когда запорный орган 3 открыт. Это особенно необходимо в том случае, когда используются эластомеры, имеющие постоянное заданное качество ниже качества таких материалов как, например, ненаполненная резиновая смесь, полихлоропрен и бутилкаучук.

Размер отверстий сжатия 24, расположенных внутри втулки 17, может изменяться в зависимости от размера задвижки. Однако существует определенное соотношение между общим объемом отверстий сжатия 24 и общим объемом втулки 17 без учета размера задвижки для обеспечения оптимальных рабочих характеристик. Общий объем отверстий 24 находится в пределах диапазона от 6 до 18% от общего объема втулки. Диаметр отверстия, глубина или общее количество отверстий в отдельности не обязательно повторяются от одного размера задвижки к другому, но когда все три параметра объединяются, то суммарный общий объем отверстий 24 находится внутри диапазона от 6 до 18% от общего объема втулки.

Согласно фиг. 9, размер T является радиальным расстоянием между радиально внутренними и внешними поверхностями втулки 17. Толщина t материала втулки между отверстием 24 и радиально внешней поверхностью втулки 17 должна составлять 11,5% от размера T для всех размеров задвижки и типов эластомеров. Кроме того,осевое расстояние x между внешней поверхностью 38 втулки 17 и радиальной центральной линией поперечного сечения кольца жесткости 23 равно 56% от величины L, где L осевое расстояние между поверхностью 38 и самой внутренней поверхностью 26 втулки 17. Самое последнее соотношение применимо там, где втулка 17 изготавливается из натурального каучука и может колебаться от указанного значения плюс или минус 18% от величины для остальных эластомеров, причем эти данные применимы ко всем размерам задвижек.

Втулка 18 аналогична втулке 17, имеет кольцевое упругое тело 20 и расположенное в нем кольцо жесткости 42 со стороны осевого внутреннего торца отверстий сжатия 43. Пробки 44 вставлены в отверстия 43. Осевая внутренняя часть кольца 42 упругого тела 20 образуется с помощью осевой внутренней выступающей средней части 29 и соседних торцевых частей 30, 31, которые аналогичны осевым внутренним частям 25, 27 и 28 втулки 17. Тело втулки 20 для втулки 18 имеет аналогичную поперечную в сечении структуру, что и втулка 17, имеет уплотняющий буртик 45, который соответствует уплотняющему буртику 37 втулки 17. Тело втулки 20, кроме того,имеет зажимный фланцевый сальник 46 и стопорные буртики, аналогичные сальнику 32 и стопорным буртикам 35 и 36 втулки 17.

На практике втулки 17 и 18 и соответствующие корпусные пластины и кольца жесткости могут быть идентичны и взаимозаменяемы.

Когда втулки 17 и 18 устанавливаются внутри корпуса, причем корпусные половинки скреплены друг с другом болтами, но еще не подсоединены к трубопроводу, то детали располагаются, как показано на фиг. 3, таким образом, что втулочные торцевые части 25 и 39 совпадают по оси и имеют слабый сжимающий контакт. Задвижка открыта. В это время расстояние, измеренное вдоль оси между корпусными половинками 10 и 11, больше чем толщина пластины запорного органа 3.

Самая нижняя кромка пластины задвижки сужается с обеих сторон с образованием острой прямой ножевой кромки 47, и внутри может выступать до полости 48, как показано на фиг. 3. Это состояние открытой задвижки, в рабочем состоянии подсоединенной к трубопроводу, в котором запорный орган еще не введен в уплотнения втулки.

В данной задвижке втулки монтируются на соответствующих корпусных половинках 12, 13 после того,как была полностью собрана задвижка. На фиг. 3, 4, 5 воспроизводится последовательность взаимодействия запорного органа и втулочных уплотнителей, когда задвижка выполняет операцию перекрытия трубопровода.

На фиг. 3, соответствующей перемещению вниз поршня, опускающаяся крайняя кромка запорного органа 3 входит и с силой раздвигает верхний сектор втулок 17, 18, которые соприкасаются друг с другом, когда задвижка открыта. Когда задвижка раздвигает втулки 17, 18, то она блокирует поток суспензии в трубопроводе, обеспечивая уплотнение до пузырьковой плотности задвижки, как только запорный орган достигает своего полного поперечного хода в проходном канале. В закрытом состоянии задвижки втулки 17, 18, упираются в поверхность запорного органа 3.

Когда запорный орган 3 перемещается вниз, то каждое из колец жесткости функционирует в некоторой степени как точка опоры, которая облегчает некоторое сжатие уплотнения между втулочными торцевыми частями 25 и 29 так, что конусообразная самая нижняя ножевая кромка пластины может также более легко развести края. При этом втулки перемещаются во внутрь пространства, расположенного вокруг запорного органа, что затягивает втулочный материал назад из области втулочных торцевых частей 25 и 29. Это в свою очередь уменьшает трение между движущимся вниз запорным органом, который направляется, проскальзывая между торцевыми поверхностями втулки 28 и 31 и противоположными торцевыми частями втулки. Выступающий втулочный материал может быть смещен во внутрь отверстий 24 и 43, а также радиально во внутрь к внутреннему диаметру втулок 17 и 18. При этом обеспечивается равномерное уменьшенное трение скользящего контакта между втулками 17, 18 и запорным органом 3.

Как только запорный орган 3 пройдет дальше в направлении перекрытия трубопровода, уплотнение между втулочными торцевыми частями 25 и 29 последовательно разделяется по мере того,как относительно мягкий втулочный материал обтекает ножевую кромку. Сочетание ножевой кромки и мягкого сжимаемого материала втулочных внутренних торцевых частей уменьшает до минимума утечку у запорного органа во время его подъема и опускания. Самым важным преимуществом конструкции задвижки настоящего изобретения является то, что отсутствует утечка наружу в том случае, когда запорный орган полностью приподнят,и отсутствует утечка наружу или за задвижку во внутрь в том случае, когда запорный орган полностью опущен.

На фиг. 5 задвижка изображена в окончательном закрытом положении запорного органа. К этому времени ножевая кромка проходит самую нижнюю часть втулок 17, 18, а задвижка разделяет их в то время, когда ножевая кромка проходит в самое нижнее пространство. В это время противоположные плоские гладкие боковые поверхности пластины запорного органа 3 равномерно испытывают давление со стороны сжимаемых внутренних торцевых частей втулок 25, 29, которые могут даже на практике иметь плоскую поверхность,как это изображено. В это время втулочные внутренние торцевые части испытывают равномерное максимальное давление, а внутреннее давление жидкости или суспензии в трубопроводе будет, кроме того, действовать в противоположном направлении на втулочные внутренние торцевые части зацепления с запорным органом 3 так, что в закрытом положении задвижки утечка отсутствует, причем это действие дополняется внутренней частью поверхности втулки.

В закрытом положении задвижки поверхность запорного органа 3, которая не имеет опоры, сведена до минимума.

Во время перемещения запорного органа 3 от закрытого положения на фиг. 5 до открытого положения на фиг. 3 по существу имеют место изменения последовательности выполнения описанных выше операций. Упругость уплотняющего материала сохраняет плотный скользящий контакт между втулочными внутренними торцевыми частями 25, 29 и запорным органом 3 до тех пор, пока последний не выйдет из промежутка между втулками.

Задвижка изобретения является двусторонней задвижкой, т.е. она может регулировать поток в любом направлении в трубопроводе и может служить торцевой крышкой в конце трубопровода. Втулки 17, 18 могут быть взаимозаменяемы. Отдельные втулочные узлы легко извлекаются и заменяются, когда повреждаются или изнашиваются, без демонтажа корпусного узла.

Как показано на фиг. 1 и 2, шплинт 49 из нержавеющей стали или аналогичного пригодного для этого материала прикрепляется к раме 8 с помощью троса из нержавеющей стали 50. Детали шплинтового устройства приводятся на фиг. 17 и 18 для состояния открытой и закрытой задвижки соответственно, если шплинт 49 пропущен сквозь совпадающие отверстия 51, 52 в обоих полукорпусах 10, 11 и отверстие 53 в запорном органе 3, то он удерживает последний в закрытом состоянии, как это показано на фиг. 18. Когда шплинт 49 вводится в отверстие 53 в запорном органе 3 и отверстия 54, просверленные в двух кронштейнах 55, имеющих сварное соединение с рамой в двух кронштейнах 55, имеющих сварное соединение с рамой в верхнем правом углу, шплинт 49 удерживает задвижку от открывания, как показано на фиг. 17.

Шплинт 49 изготовлен из высокопрочного, антикоррозийного сплава. Площадь поперечного сечения шплинта обеспечивает возможность выдержать силы среза в 1,75 раза большие, чем может создать силовой привод задвижки.

В шплинте 49 выполнено отверстие 56 на одном конце, через которое пропущен гибкий трос 50 из нержавеющей стали, образующий петлю. Петля имеет постоянный размер с помощью медного зажима с цинковым покрытием 57. На противоположном конце шплинта 49 выполнена прорезь 58, через которую пропущен стандартный прижимной стопорный хомут 59, исключающий съем шплинта 49 с выбранного стопорного положения.

Эластомерный выступ 60 используется с целью удержания запорного органа 3 совместно со шплинтом 49. Выступ 60 включает два боковых пластинчатых элемента 61, 62, как показано на фиг.18, которые удерживают на месте корпусные пластины 10, 11 посредством металлических фиксирующих полосок 63, 64, закрепленных соединителями 65. Выступ 60 имеет пару проушин 66, 67 с каждой стороны, как показано на фиг. 1 и 18. В корпусных пластинах 10, 11 выполнены отверстия для приемных штырей 68 из нержавеющей стали или другого материала, которые пропускаются сквозь проушины 66, 67. Отверстия служат для выравнивания положения корпусных пластин 10, 11 во время сборки, и, во-вторых, на одной стороне они имеют отверстие для шплинта 49, который должен быть вставлен, когда задвижка находится в закрытом состоянии.

В примере выполнения настоящего изобретения, приведенном на фиг. 12 16, задвижка выполнена в виде выпускной задвижки. Задвижка сконструирована так, что конструкция ножевой задвижки может быть преобразована в выпускную задвижку простой заменой обычных изнашиваемых деталей, которыми являются втулки и запорный орган. Все остальные детали являются стандартными деталями, включая их функцию, поэтому не требуется замены деталей основной задвижки. На фиг. 12 изображена конструкция выпускной задвижки с силовым приводом от пневмоцилиндра. Силовой привод этого варианта выполнения аналогичен приводу, который применяется для задвижки с ножевой заслонкой. Таким образом, для силового привода требуется аналогичный рабочий ход и не изменяется после перехода к выпускной задвижке. Поскольку задвижка и втулки являются заменяемыми изнашиваемыми деталями, то замена или смена ножевой задвижки и выпускной задвижки легко выполняется.

На фиг. 12 поршневой шток 5 и элементы рамы 8 являются такими же,как и в конструкции ножевой задвижки. Аналогичные болты 9 используются для крепления корпусных пластин 12, 13 друг с другом. Выпускная задвижка 69 с окном 70 изображена в полностью закрытом положении на фиг. 12. Направляющая задвижка 71 может быть использована с вариантом выпускной задвижки для надежности и для захвата сброса суспензии от задвижки во время открытия и закрытия. Окно очистки или дренажная труба 72 может быть расположена с двух сторон направляющей задвижки 71, как показано на фиг. 12.

На фиг. 13, 14, 15 показана последовательность взаимодействия задвижки и втулочных уплотнителей при перекрытии трубопровода. Втулки 73, 74 имеют более короткую осевую длину, чем соответствующие втулки 17, 18 задвижки с ножевым запорным органом. Одна из втулок 73 изображена более подробно на фиг. 16.

Кольца жесткости 75, 76 двух втулок 73, 74 имеют такой же размер и положение относительно осевых внутренних торцам 77, 78 и отверстий 79, 80, какие имеют кольца жесткости 23, 42 первого примера выполнения изобретения. Плоская средняя часть осевых внутренних торцов 77, 78, а также радиальные внутренние 81, 82 и наружные 83, 84 части втулок 73, 74 имеют аналогичную конструкцию, с соответствующими частями 27, 28 в первом примере выполнения настоящего изобретения. Зажимной фланцевый сальник 85 вместе с уплотняющей частью 86, стопорные буртики 87, 88 и уплотняющий выступ 89 втулки 73 соответствуют аналогичным элементам втулки 17 первого применения настоящего изобретения, и подобные элементы имеются во втулке 74.

Отверстия 79, 80 сжатия в примере выполнения, изображенном на фиг. 12 - 16, могут оставаться открытыми, как показано на фиг. 16, или могут быть уплотнены пластичными пробками 90, как показано на фиг. 13 15. Отверстия 79, 80 сжатия могут также заполнены пенопластом с закрытыми порами или иметь установленные во внутрь механические пружины, как и в случае предыдущего примера применения.

Как показано на фиг. 13, когда выпускная задвижка находится в открытом положении, ножевые кромки 91, выступающие вокруг периферии окна задвижки 70, находятся в положении, которое разделяет две втулки 73, 74 так, что они упираются в ножевые кромки 91 задвижки 69. Так как задвижка 69 и окно 70 задвижки перемещаются вниз, то задвижка 69 будет продолжать разделять втулки 73, 74 в самой верхней части торца, как показано на фиг. 14, в то время как самые нижние части торца втулок 73, 74 будут оставаться разделенными благодаря наличию задвижки 69 между втулками 73, 74. И наконец, когда задвижка 69 достигает полностью открытого положения, как показано на фиг. 15, втулки 73, 74 будут разделены и уплотнены на всю толщину задвижки 69.

Пример выполнения изобретения, показанный на фиг. 12, может также использовать шплинт 92 с тросом 93. Шплинт 92 может быть использован, чтобы точно выравнить положение выпускной задвижки прямо по центру обоих корпусов 10, 11.

Вариант выполнения, показанный на фиг. 12, предусматривает наличие эластомерного выступа, имеющего боковые пластинчатые элементы с проушинами 94, 95 для штифтов 96 аналогичным способом и для аналогичных целей, как описано в предыдущем примере выполнения настоящего изобретения.

При создании втулок первоначально с помощью отливки необработанный эластомер помещается в полость отливки. Выступы располагаются в верхней части плиты отливки, направленной прямо вниз в полость отливки. Свободные концы выступов обрабатываются на станке для получения кольца жесткости. Как только гидропресс заполняет отливку, кольцо жесткости продавливается равномерно сквозь эластомер, и необработанный эластомер обтекает вокруг кольца, заполняя все пустое пространство. Выступы поддерживают и надавливают на кольцо до тех пор, пока отливка не будет заполнена, а затем удерживает его в нужном месте как эластометрические затверждения. Когда отливка открыта, то выступы исчезают, освобождая кольцо и отверстия сжатия на месте. Кольцо и отверстия сжатия являются функциональными частями втулки, которые вместе с выступом имеют двойное назначение в конструкции и отливке втулки.

Что касается внутреннего сечения отверстий сжатия и кольца жесткости, то очень важно, что выступы обрабатываются на станке, чтобы получить кольцо, сохраняющее центр своего поперечного сечения на осевых центральных линиях отверстий сжатия. Это позволяет сохранить поровну распределение усилия на эластометрическую часть между отверстиями сжатия, если втулки находятся в сжатом состоянии.

Упругим пенопластом с закрытыми порами, используемым в настоящем изобретении, может быть силиконовый каучук или другой эластомер. Основным условием является то, что пенопласт должен иметь "закрытые поры", чтобы не было утечки воздуха, когда отверстия становятся короче, как только закрывается задвижка.

Механические пружины, используемые в изобретении, будут помогать возвратиться втулкам назад вместе, когда задвижка открывается. Каждая пружина должна быть посажена во внутрь отверстия сжатия, оставляя место для течи эластомера, и оставлена напротив кольца жесткости. Открытая длина каждой пружины должна выступать на 25% больше, чем глубина отверстия, заставляя пружины быть в слегка сжатом состоянии, когда задвижка установлена в трубопровод. Закрытие задвижки будет вызывать сжатие пружин, еще больше укорачивая длину пружин.

В варианте задвижки с выпускным окном желательно иметь вдоль оси более короткие втулки, потому что втулки всегда упираются в задвижку и не должны иметь прижима друг с другом. Укорочение втулок снижает трение и уменьшает усилие на втулки во время выполнения циклов открытия и закрытия задвижки.

В примере выполнения, приведенном на фиг. 19 25, имеются следующие модификации: 1. Кольцевой уплотнительный торец каждой эластомерной втулки был сдвинут радиально вовнутрь.

2. Кольцо жесткости имеет диаметр большего размера и его положение во втулке смещается радиально наружу.

3. Канавка выполнена вдоль внутренней стороны поверхности каждой втулки по дуге длиной приблизительно 120^o.

В примере выполнения, изображенном на фиг. 3, кольцо жесткости соосно с кольцевым уплотнением, поэтому уплотнитель и кольцо жесткости остаются радиально равностоящими от оси проходного отверстия. И наоборот для конструкции данного примера выполнения, в которой кольцо жесткости и кольцевое уплотнение смещаются соосно относительно друг друга, было получено, что оптимум получается функционально с точки зрения минимизации внешней утечки из задвижки во время работы, а также минимизации требуемого усилия для привода задвижки. Втулки крепятся, как показано на фиг. 24, с возможностью их размещения в задвижку только одним способом, гарантирующим расположение канавки нужным образом.

Как показано на фиг. 19 и 20, соосный внутренний уплотняющий торец 97 втулки 98 находится в положении, которое размещается радиально внутри по сравнению с местоположением кольца жесткости 99. Кольцо жесткости 99 имеет больший диаметр по сравнению с кольцом в примере выполнения на фиг. 3. Таким образом кольцо жесткости 99 располагается радиально снаружи относительно втулочного уплотняющего торца 97 и так, что радиально самая удаленная от центра поверхность 100 кольца жесткости 99 имеет радиальное расстояние от продольной оси задвижки, равное радиальному расстоянию радиальной внешней поверхности 101 отверстий сжатия 102.

Испытания показали, что после перемещения задвижки за пределы положения, соответствующего дуге 120^o,во время перекрытия трубопровода требуется значительное увеличение приводного усилия. Это объясняется тем, что волнообразное перемещение втулочного материала передает давление на головную часть задвижки. Канавка 103 предназначается для улучшения работоспособности во время перемещения на перекрытие. На фиг. 19 23, 25 изображена канавка 103, которая проходит по дуге приблизительно 120^o. Последовательность перемещения задвижки на перекрытие, изображенная на фиг. 21, 22, 23, показывает, как канавка 103 сжимается, когда задвижка 104 перемещается точно вниз до положения полного перекрытия. Как показано на фиг. 25, центр канавки 103 размещается приблизительно в середине осевой длины втулки. Это местоположение можно слегка изменять в зависимости от размера задвижки.

Шпонка 105 регулировки положения втулки имеется на любой стороне верхней части каждой втулки 98, как показано на фиг. 19, 20 и 24, для обеспечения размещения втулок точно внутри задвижки так, что канавка 103 расположена на дуге 120^o.

Формула изобретения

1. Задвижка, содержащая два полукорпуса со сквозными соосными проходными каналами, скрепленных друг с другом с образованием поперечной рабочей полости, в которой размещен запорный орган с возможностью перемещения между открытым положением, обеспечивающим свободный проход среды через проходные каналы, и закрытым положением, соответствующим расположению запорного органа между проходными каналами, и седла, выполненные в виде уплотнительных втулок, установленных в каждом проходном канале по всей его длине и выполненных с внешней торцевой поверхностью, обращенной наружу, и внутренней торцевой поверхностью, выступающей внутрь рабочей полости, с возможностью плотного контакта обращенных одна к другой внутренних торцевых поверхностей втулок в открытом положении задвижки и взаимодействия с запорным органом в закрытом положении задвижки, причем каждая из втулок выполнена из аксиально деформируемого эластомерного материала, упругого по всему объему, в каждую втулку запрессовано круглое кольцо жесткости из материала с большей твердостью, чем твердость материала втулки, при этом внутренний диаметр кольца больше внутреннего диаметра втулки, отличающаяся тем, что во втулках выполнено по меньшей мере по одному глухому осевому отверстию, причем кольцо размещено у дна отверстия.

2. Задвижка, содержащая два полукорпуса со сквозными соосными проходными каналами, скрепленных друг с другом с образованием поперечной рабочей полости, в которой размещен запорный орган с возможностью перемещения между открытым положением, обеспечивающим свободный проход среды через проходные каналы, и закрытым положением, соответствующим расположению запорного органа между проходными каналами, и седла, выполненные в виде уплотнительных втулок, установленных в каждом проходном канале по всей его длине и выполненных с внешней торцевой поверхностью, обращенной наружу, и внутренней торцевой поверхностью, выступающей внутрь рабочей полости, с возможностью плотного контакта обращенных одна к другой внутренних торцевых поверхностей втулок в открытом положении задвижки и взаимодействия с запорным органом в закрытом положении задвижки, причем каждая из втулок выполнена из аксиально деформируемого эластомерного материала, упругого по всему объему, в каждую втулку запрессовано круглое кольцо жесткости из материала с большей твердостью, чем твердость материала втулки, отличающаяся тем, что во втулках выполнено по меньшей мере по одному глухому осевому отверстию, причем кольцо размещено у дна отверстия, а на внутренней поверхности каждой втулки выполнена дуговая радиальная канавка с длиной дуги около 120^o.

3. Задвижка по п. 2, отличающаяся тем, что каждая канавка выполнена приблизительно на середине осевой длины втулки.

4. Задвижка по п.2, отличающаяся тем, что каждая втулка выполнена по меньшей мере с одним буртом для фиксации ее в задвижке.

5. Седло для задвижки, выполненное в виде уплотнительной аксиально деформируемой втулки из эластомерного материала с внутренней и наружной торцевыми поверхностями, равномерно упругой по всему объему, в которую запрессовано круглое кольцо жесткости из материала с большей твердостью, чем твердость материала втулки, при этом внутренний диаметр кольца больше внутреннего диаметра втулки, отличающееся тем, что во втулке выполнено по меньшей мере одно глухое осевое отверстие, причем кольцо размещено у дна отверстия.

6. Седло для задвижки, выполненное в виде уплотнительной аксиально деформируемой втулки из эластомерного материала с внутренней и наружной торцевыми поверхностями, равномерно упругой по всему объему, в которую запрессовано круглое кольцо жесткости из материала с большей твердостью, чем твердость материала втулки, отличающееся тем, что во втулке выполнено по меньшей мере одно глухое осевое отверстие, причем кольцо размещено у дна отверстия, а на внутренней поверхности втулки выполнена дуговая радиальная канавка с длиной дуги около 120^o.

7. Седло по п.6, отличающееся тем, что канавка выполнена приблизительно на середине осевой длины втулки.

8. Седло по п.5 или 6, отличающееся тем, что осевые отверстия равномерно разнесены по окружности втулки.

9. Седло по п.5 или 6, отличающееся тем, что радиус наружной поверхности кольца жесткости равен радиальному расстоянию от продольной оси проходного канала задвижки до максимально удаленной от нее образующей цилиндрической поверхности осевого отверстия.

10. Седло по п.6, отличающееся тем, что втулка выполнена по меньшей мере с одним буртом для фиксации ее в задвижке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25