Задвижка

 

Устройство может быть использовано для уплотнения трубопровода с жидкотекучей средой. Корпус задвижки содержит входной патрубок и выходной патрубок. В корпусе расположен шибер с двумя затворными пластинами. Шибер установлен с возможностью перемещения в поперечном направлении относительно патрубков, расположенных на общей оси между двумя противолежащими посадочными поверхностями. Затворные пластины или их уплотнительные поверхности в закрытом положении задвижки находятся в плотном контакте с соответствующей посадочной поверхностью корпуса под воздействием среды под давлением. Среда под давлением вводится между двумя затворными пластинами или уплотнительными поверхностями. В центральной зоне обращенных друг к другу боковых сторон двух затворных пластин расположены элементы жесткости. Такое выполнение задвижки обеспечивает высокоэффективное уплотнение и минимальное трение при перемещении шибера. 20 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к параллельной задвижке с корпусом, содержащим входной патрубок и выходной патрубок, расположенный в корпусе шибер, содержащий две затворные пластины и установленный с возможностью перемещения в поперечном направлении относительно патрубков, расположенных на общей оси между двумя противолежащими посадочными поверхностями, причем обе затворные пластины или их уплотнительные поверхности в закрытом положении находятся в плотном контакте с соответствующими прилегающими посадочными поверхностями под воздействием давления среды, введенной в пространство между двумя затворными пластинами или уплотнительными поверхностями.

Такая параллельная задвижка в общем случае известна, особенно в виде так называемой задвижки с направляющей трубой, предложенной в патентах EP 032 787 B1 и DE 4011274 C.

Задача известных конструкций состоит в том, чтобы параллельная задвижка при сохранении хорошего уплотнения в закрытом положении, во время движения открытия и закрытия шибера подвергалась бы воздействию лишь ограниченных сил трения на посадочных и уплотнительных поверхностях. Эта задача решена лишь частично в конструкции задвижки с направляющей трубой, описанной в патенте DE 4011274 С, т.е. только в области направляющей трубы. Движение раскрытия затворных пластин выполняется чисто механически, т.е. с использованием так называемого принципа "клин-по-клину". Возникающая при этом проблема состоит в том, что при открытии шибера осуществляется специальное возвратное движение двух затворных пластин с помощью раздельных пружинных устройств пластин. Соответственно, с одной стороны, между уплотнительными поверхностями затворных пластин и, с другой стороны, между посадочными поверхностями корпуса и так называемыми направляющими пластинами возникает неконтролируемое вязкое трение, в результате чего на уплотняющих поверхностях возникают соответственно высокие абразивные нагрузки. Кроме того, для управления механизмом "клин-по-клину" необходимы пружинные устройства пластин, объединенные с приводной тягой.

В задвижке, предложенной в патенте EP 0326787 B1, плотный контакт затворных пластин или их уплотнительных поверхностей в закрытом положении с соответствующей посадочной поверхностью корпуса осуществляется воздействием среды под давлением. Однако конструкция этой задвижки, является чрезвычайно дорогой и, кроме того, чрезвычайно тяжеловесной. Затворные пластины занимают практически все пространство между уплотняющими поверхностями корпуса.

Из заявки DE 1900538 известна также задвижка, содержащая затворные пластины с элементами жесткости, расположенными в центральной зоне обращенных друг к другу боковых сторон затворных пластин. Как и в других известных конструкциях, затворные пластины 9 в этой задвижке выполнены довольно массивными и жесткими. Для перемещения обеих пластин с целью обеспечения плотного контакта с посадочными поверхностями корпуса под воздействием давления среды данная задвижка снабжена сильфоном, образованным гофрированными элементами 16, промежуточным элементом 17, связанным посредством сильфона 16 с компонентом 14 для обеспечения опоры для затворных пластин 9, и элементами 19, действующими в качестве толкателей пластин 9. Наличие опоры на основе сильфона, а также высокая жесткость пластин 9 приводит к тому, что они перемещаются как единый жесткий элемент.

При этом уплотнительные элементы известной задвижки не находятся под непосредственным воздействием среды под давлением, и нагрузка на них передается через названные механические компоненты. Поскольку затворные пластины 25 выполнены массивными и жесткими, они не нуждаются в каких-либо дополнительных элементах жесткости, однако по этой же причине данная задвижка также является довольно тяжелой и материалоемкой. Кроме того, плотность контакта оказывается чувствительной к любым искажениям формы посадочных и уплотнительных поверхностей.

Задачей настоящего изобретения является создание параллельной задвижки вышеуказанного типа, характеризующейся, с одной стороны, высокоэффективным уплотнением и, с другой стороны - минимальным трением при перемещении шибера в открытое положение и обратно и выполненной очень легкой по конструкции, легко приспосабливаемой к деформациям корпуса и таким образом к его уплотняющим поверхностям. Эта задача решена благодаря тому, что в параллельной задвижке, содержащей корпус с установленными на общей оси с взаимным смещением входным патрубком и выходным патрубком, каждый из которых снабжен кольцевой посадочной поверхностью, установленный в корпусе шибер, снабженный двумя затворными пластинами, каждая из которых установлена с возможностью перемещения в пространственной зоне между указанными входным и выходным патрубками, напротив входного и выходного патрубков соответственно, затворные пластины выполнены тонкостенными и каждая из них имеет смещаемую уплотняющую часть, включающую уплотняющую поверхность, выполненную с возможностью размещения напротив указанной концевой уплотнительной поверхности противолежащего ей патрубка, а также с возможностью смещения до создания плотного контакта с этим патрубком при вводе между двумя тонкостенными затворными пластинами среды под давлением, воздействующей на указанные уплотняющие части. Кроме того, задвижка дополнительно содержит по меньшей мере один компонент жесткости, прикрепленный по меньшей мере к одной из указанных запорных пластин в по существу центральной зоне запорных пластин и смещенных вовнутрь относительно указанных уплотняющих частей. Указанный компонент жесткости служит опорой и средством повышения жесткости центральной зоны по меньшей мере одной из указанных тонкостенных запорных пластин в присутствии указанной среды под давлением, непосредственно воздействующей на уплотняющие части, тем самым обеспечивая смещение уплотняющих частей до создания улучшенного плотного контакта между указанной уплотнительной поверхностью уплотняющей части и указанной обращенной к ней посадочной поверхностью противолежащего ей патрубка.

Именно благодаря применению компонента жесткости в шибере могут быть использованы затворные пластины с относительно тонкими стенками, которые деформируются в осевом направлении под воздействием давления среды, с соответствующим контактом с кольцевыми посадочными поверхностями корпуса в закрытом положении шибера. В этой легкой конструкции также возможно уменьшение усилий уплотнения посредством снижения давления среды, так что шибер даже больших размеров может приводиться в движение от относительно небольших приводных усилий. Тонкостенная конструкция эффективно обеспечивает адаптацию шибера к деформациям корпуса или посадочных поверхностей корпуса. Недопустимая деформация, особенно возникающая в закрытом положении шибера, предотвращается с помощью ужесточающих элементов компонента жесткости, действующих в центральной зоне затворных пластин.

В соответствии с пунктом 2 формулы изобретения в качестве элементов жесткости могут служить распорные ребра, расположенные между затворными пластинами, или ужесточающее кольцо, расположенное между затворными пластинами и радиально проходящее в пределах уплотняющих поверхностей двух затворных пластин. Указанные распорные ребра располагаются аналогичным образом. Эти элементы жесткости одновременно ограничивают максимальное сближение двух затворных пластин при открытии шибера. По функциональным соображениям они расположены только на внутренней стороне одной из двух затворных пластин и прикреплены главным образом с помощью сварки.

В альтернативном варианте повышение жесткости затворных пластин в центральной зоне может быть выполнено с помощью ужесточающих пластин, предпочтительно круглой формы, расположенных на боковых сторонах и обращенных друг к другу.

В соответствии с пунктом 2 формулы изобретения возможно также создание ужесточающего кольца, неподвижно соединенного главным образом с помощью сварки, с обеими затворными пластинами, так что с одной стороны, образуется кольцевое пространство, прилегающее к уплотнительным поверхностям, а с другой стороны - пространство, образованное внутри ужесточающего кольца и изолированное от другого кольцевого пространства. Только наружное кольцевое пространство, прилегающее к уплотнительным поверхностям двух затворных пластин, сообщается с резервуаром для среды под давлением и таким образом может быть подвержено воздействию давления с последующей осевой деформацией, т.е. с выпучиванием уплотнительных поверхностей в закрытом положении шибера, так что уплотнительные поверхности могут быть прижаты к концевым уплотнительным поверхностям корпуса.

В вариантах с центральными ужесточающими пластинами или с элементами жесткости, расположенными только на внутренней стороне затворной пластины, две затворных пластины выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга в осевом направлении под воздействием давления среды, причем пространство между двумя затворными пластинами герметично изолировано от окружающей среды с помощью компенсаторов, проходящих по наружной периферии. Каждый компенсатор предпочтительно образован отрезком трубы, выполненным из полосы металла, волнообразно изогнутой, по меньшей мере с одним выступом, проходящим над периферией, причем указанный отрезок трубы герметично приварен по обоим краям своей периферии к затворным пластинам, а трубка с находящейся под давлением средой сообщается через указанный гофрированный отрезок трубы с пространством между двумя затворными пластинами.

Конструкция, выполненная согласно изобретению, особенно подходит также для параллельной задвижки, дополнительно содержащей так называемую направляющую трубу (или трубную перемычку), имеющую два уплотнительных кольца, которые в открытом положении шибера могут быть прижаты под воздействием давления среды к посадочным поверхностям корпуса шибера, причем пространство, заполненное средой под давлением и примыкающее к уплотнительным кольцам направляющей трубы, сообщается с пространством, примыкающим к уплотнительным поверхностям двух затворных пластин. Таким образом, одна и та же находящаяся под давлением среда или часть той же среды может быть использована для воздействия и на уплотнительные кольца направляющей трубы, и на уплотнительные поверхности двух затворных пластин.

Простая конструкция последнего упомянутого варианта выполнения отличается тем, что две затворные пластины шибера и два уплотнительных кольца направляющей трубы соответственно объединены вместе как одно целое, т.е. образуют части объединенной пластины, выполненной герметичной от окружающей среды по краям, в особенности с помощью компенсатора вышеуказанного типа. Затворные пластины и уплотнительные кольца образуют часть герметично закрытого объема, например, в форме коробки, переменная высота которой определяется указанным компенсатором. Углы и грани указанной коробки закруглены в соответствии с контуром уплотнительных поверхностей затворной пластины или уплотнительных колец направляющих труб. Таким образом достигается минимальное давление на затворных пластинах самой направляющей трубы, а также в промежуточной зоне между затворными пластинами и уплотнительными кольцами, когда последние прижаты к концевым уплотнительным поверхностям корпуса.

Для того чтобы достичь достаточного уплотнения трубопровода с жидкотекучей средой в закрытом положении шибера даже при невозможности разведения затворных пластин в осевом направлении под воздействием давления среды, пространство между уплотнительными поверхностями затворных пластин в закрытом положении шибера, занятое средой под давлением, может быть соединено со стороной высокого давления корпуса, или ее проходом для протекания среды, так что указанное пространство, занятое средой под давлением, будет иметь то же давление, что и система. Наличие этой предохранительной функции нельзя недооценить, причем для этой цели, разумеется, используются лишь газообразные компоненты рабочей среды. Во время воздействия внутреннее давление в герметично закрытой коробке снижено для того, чтобы обеспечить легкое перемещение шибера с направляющей трубой или без нее. Таким образом, в случае возникновения непредвиденных утечек при вводе промывающей среды, особенно при вводе промывающего пара в корпус задвижки, предотвращаются проникновение рабочей среды в корпус и загрязнение трубы внутри корпуса.

В частности, внутренний объем корпуса шибера может быть соединен с помощью двух труб, каждая из которых снабжена клапаном одностороннего действия, открытым в направлении рабочей среды с одной и с другой сторон шибера, предпочтительно со входным патрубком и выходным патрубком, причем обе трубы до входа в корпус шибера предпочтительно соединены с образованием общей трубы, снабженной клапаном двухстороннего действия.

Пункты с 12 по 21 формулы изобретения относятся к специальной конструкции шибера и направляющей трубы, рекомендованной для параллельных задвижек рассматриваемого здесь типа, особенно для контроля над средой при высоких давлениях и температурах. В частности, задвижка для этих применений предпочтительно содержит уплотнительное устройство, прилегающее к уплотнительным поверхностям затворных пластин, в варианте выполнения шибера в виде направляющей трубы - к уплотнительным кольцам направляющей трубы, или в альтернативном варианте - к концевым уплотнительным поверхностям корпуса, содержащее уплотнительное кольцо, утопленное в расположенной по окружности канавке многослойной упругой эластичной диафрагмы, и может быть перемещено в уплотняющее положение, при котором его уплотняющая поверхность под воздействием давления среды передает усилие на диафрагму.

Варианты выполнения параллельных задвижек в соответствии с изобретением будут описаны более подробно ниже, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 изображает в поперечном разрезе параллельную задвижку с направляющей трубой в первом варианте выполнения; фиг. 2 изображает в виде спереди, частично в продольном разрезе, задвижку в варианте выполнения, показанном на фиг. 1; фиг. 3 изображает в поперечном разрезе задвижку с направляющей трубой во втором варианте выполнения; фиг. 4 изображает в продольном разрезе задвижку в варианте выполнения, показанном на фиг. 3; фиг. 5 изображает часть конструкции задвижки в варианте, показанном на фиг. 3, в увеличенном масштабе; фиг. 6 изображает в поперечном разрезе задвижку с направляющей трубой в третьем варианте выполнения; фиг. 7 изображает в продольном разрезе задвижку в варианте выполнения, показанном на фиг. 6; фиг. 8 изображает часть конструкции задвижки в варианте, показанном на фиг. 6, в увеличенном масштабе; фиг. 9 изображает в поперечном разрезе задвижку с направляющей трубой в четвертом варианте выполнения;
фиг. 10 изображает в продольном разрезе задвижку в варианте выполнения, показанном на фиг. 9;
фиг. 11 изображает часть конструкции задвижки в варианте, показанном на фиг. 9, в увеличенном масштабе;
фиг. 12 изображает в радиальном сечении часть конструкции уплотнения задвижки, выполненного по первому варианту, для использования в параллельной задвижке вышеуказанного типа;
фиг. 13 изображает в радиальном сечении часть еще одного варианта конструкции уплотнения для использования в параллельной задвижке вышеуказанного типа.

Параллельная задвижка, показанная на фиг. 1 и 2, содержит корпус 13, имеющий входной патрубок 16 и выходной патрубок 18. В корпусе расположен шибер 21, содержащий две затворные пластины 1 и 2. Указанный шибер установлен с возможностью перемещения в поперечном направлении относительно патрубков 16, 18, расположенных на общей оси 24 между двумя противолежащими посадочными поверхностями 14, 15. Кроме того, задвижка содержит направляющую трубу 30, снабженную двумя уплотнительными кольцами 31 и 32, которые в открытом положении шибера, здесь не показанном, могут быть под воздействием давления среды прижаты к концевым уплотнительным поверхностям 14, 15 корпуса 13 шибера. Уплотнительные кольца 31, 32 соответственно выполнены за одно целое с двумя затворными пластинами 1 и 2. Каждая затворная пластина содержит входную уплотнительную пластину (взаимодействующую с входным патрубком 16) и выходную уплотнительную пластину (взаимодействующую с выходным патрубком 18). Обе затворные пластины 1, 2 выполнены тонкостенными, и каждая из них имеет смещаемую уплотняющую часть, включающую уплотняющую поверхность 26, 25 соответственно, расположенную напротив соответствующей посадочной поверхности 14, 15. В закрытом положении шибера 21, показанном на фиг. 1 и 2, две затворные пластины 1 и 2 или их кольцевые уплотнительные поверхности 25, 26 могут также быть герметично прижаты под воздействием давления среды, находящейся между затворными пластинами 1 и 2, к соответствующим прилегающим уплотнительным поверхностям 14, 15 корпуса. Во время движения шибер находится под воздействием более низкого внутреннего давления, чем в своих конечных положениях.

Пространство 28, 29 между двумя затворными пластинами 1, 2 и уплотнительными кольцами 31, 32 герметично изолировано от окружающей среды, с одной стороны, с помощью компенсатора 4, проходящего вдоль наружной периферии, а с другой стороны - с помощью компенсатора 10, расположенного между проходом 3 направляющей трубы 30 и узлом, содержащим затворную пластину 2 и уплотняющее кольцо 32, подвижное в осевом направлении. Компенсатор 10 имеет окружающую развальцованную кромку, не показанную в подробностях на фиг. 1, а наружный компенсатор 4 образован из отрезка трубы или же из одной или нескольких волнообразных полос металла, с выступающей частью, проходящей за пределы периферии, и герметично приварен вдоль обоих краев своей периферии к двум затворным пластинам 1, 2, или к уплотнительным кольцам 31, 32, выполненным заодно с указанными пластинами 1, 2.

Среда под давлением может быть введена в вышеуказанное пространство 28, 29 через отдельную трубку 8 или через полый вал 6, соединенный с приводом 33 шибера. Часть полого вала 6, сообщающаяся с полостью 28, 29, обозначена номером 5. Соединительный трубопровод между полым валом 6 и резервуаром среды под давлением, не показанный подробно, обозначен номером 9. Механическое соединение между затворными пластинами 1, 2, выполненными заодно с уплотнительными кольцами 31, 32, и полым валом 6 выполнено с помощью промежуточного элемента 7. Пластины 1 и 2 находятся в зацеплении с этим промежуточным элементом 7, а полый вал 6 жестко соединен с ним.

С помощью гайки вала (не показана), установленной на полом валу 6 и снабженной приводом вращательного движения, полый вал 6 может перемещаться в осевом направлении вперед и назад, двигая вместе с собой шибер 21 с направляющей трубой 30. Это возвратно-поступательное движение показано двойной стрелкой 34.

Кроме того, движение в осевом направлении по разведению двух затворных пластин 1 и 2 под воздействием давления среды, введенной в полость 28, 29 под давлением более высоким, чем эксплуатационное давление, показано двойной стрелкой 35. Это движение разведения предпочтительно выполняется с помощью упругого возвратного движения компенсаторов 4, 10, так что после снижения давления в полости 28, 29 гарантируется наличие минимального давления уплотнительных поверхностей двух затворных пластин или уплотнительных колец направляющей трубы на посадочных поверхностях корпуса. Соответственно при снижении внутреннего давления шибер может быть перемещен в направлении двойной стрелки 34 с минимальным трением на концевых уплотнительных поверхностях 14, 15 корпуса.

В центральной зоне обращенных друг к другу боковых сторон двух затворных пластин 1 и 2 установлен компонент жесткости, выполненный, например, в виде элементов жесткости в форме распорных ребер 36. Как показано на фиг. 2, эти ребра расположены радиально под прямыми углами друг к другу в пределах окружающих кольцевых уплотнительных поверхностей 25, 26 двух затворных пластин 1 и 2 и приварены соответственно только к одной затворной пластине, например, как показано на фиг. 1, к затворной пластине 1. В промежуточной области между двумя затворными пластинами 1 и 2, с одной стороны, и уплотнительными кольцами 31, 32 - с другой стороны, никакие распорные ребра 36 не нужны. В случае выполнения конструкции больших размеров, однако, распорные ребра 36 должны находиться и в этой промежуточной области. Эти распорные ребра 36 служат так же как ограничители хода, т.е. они определяют максимально возможное сближение двух затворных пластин 1, 2 или уплотнительных колец 31, 32, выполненных заодно с указанными пластинами для выполнения перемещения шибера в направлении двойной стрелки 34.

Вблизи наружного угла направляющей трубы 30, вместо распорного ребра 36 предусмотрены распорные стержни 37, жестко прикрепленные главным образом с помощью сварки, только к одному из двух уплотнительных колец. Распорные стержни 37 показаны на фиг. 2.

Для того чтобы сохранять чистоту корпуса 13 за пределами шибера, и в особенности за пределами компенсатора 4, промывающая среда, в особенности промывающий пар может быть введен в корпус 13. Он удаляется через прикрепленный сбоку патрубок 38. В этой связи очевидно, что даже когда промывка выполняется в закрытом положении с одинаковыми давлением промывки и внутренним давлением в направляющей трубе, усилия уплотнения не падают до нуля, так как по-прежнему остается разность между более низким эксплуатационным давлением и более высоким внутренним давлением на поверхности, относящейся к среднему уплотнительному диаметру. В открытом положении шибера в тех же эксплуатационных условиях таким же образом используется кольцевая поверхность между внутренним диаметром посадочной поверхности корпуса и средним уплотнительным диаметром, с той же самой разностью давлений. Изображенная компоновка параллельной задвижки соответствует этому условию. Адаптированная процедура промывки с меньшим значением давления промывки усиливает эффект уплотнения. Когда это необходимо, особенно при слишком сильном падении внутреннего давления, для получения достаточного эффекта уплотнения трубопровода в закрытом положении шибера, полости 28, 29 в предпочтительном варианте выполнения по-прежнему сообщаются со стороной давления эксплуатационной среды. Через две трубки 39 ^' (см. фиг. 1), в каждой из которых расположен клапан 22 одностороннего действия, внутреннее давление в корпусе 13 шибера может быть приспособлено к минимальному давлению системы. Для этого одна из трубок 39' выполнена сообщающейся с полостью 28, которая, в свою очередь, связана с полостью входного патрубка 16, а вторая трубка 39' - с полостью 29, связанной с полостью выходного патрубка 18 (эти соединения на фиг. 2 не изображены). Две трубки 39' на входе в корпус образуют общую трубку 39 (для упрощения это соединение изображено только для одной из трубок 39 ^'). В трубке 39 расположен двухсторонний магнитный клапан 23. В результате в полостях 28, 29 будет поддерживаться давление, соответствующее давлению рабочей среды соответственно на стороне входного или выходного патрубков 16, 18.

В вариантах выполнения, показанных на фиг. 3-5, в качестве элемента жесткости между двумя затворными пластинами 1 и 2 служит ужесточающее кольцо 20, расположенное радиально в пределах окружающих уплотнительных поверхностей 25, 26 и приваренное ко внутренней стороне затворной пластины 1. Разведение двух затворных пластин 1 и 2 вместе с выполненными с ними заодно уплотнительными кольцами 31, 32 направляющей трубы 30 осуществляется с помощью внешней прямоугольной рамы 17, приваренной к затворным пластинам 1 и 2, выполненным заодно с уплотнительными кольцами 31, 32. Проход 3, выполненный в виде трубы узла направляющей трубы 30, как показано на фиг. 5, приварен к затворной пластине 1 (кольцевой сварной шов 40 на фиг. 5). Кроме того, проход 3 выполнен подвижным в осевом направлении относительно другой затворной пластины 2. Соответственно между проходом 3 и затворной пластиной 2 выполнена кольцевая прорезь 11. Для обеспечения герметичности от окружающей среды полости 28, 29 между двумя затворными пластинами 1, 2, выполненными заодно с уплотнительными кольцами 31, 32, вокруг прохода 3 расположен компенсатор 12, соответствующий компенсатору 4 варианта, показанного на фиг. 1. Компенсатор 12 приварен рядом с проходом 3 ко внутренней стороне затворной пластины 1, выполненной заодно с уплотнительным кольцом 31, и ко внутренней стороне затворной пластины 2, выполненной заодно с уплотнительным кольцом 32. Соответствующие кольцевые сварные швы показаны на фиг. 5 номерами 41 и 42. Торцевая поверхность прохода 3 в форме трубы, объединенная с кольцевой прорезью 11, выполнена в виде конуса во внутреннем направлении. Размеры кольцевой прорези 11 достаточно малы, т.е. она работает как уплотнение.

Вариант выполнения, показанный на фиг. 6 и 8, отличается от варианта, показанного на фиг. 3 - 5, тем, что компенсатор 12, расположенный рядом с проходом 3 направляющей трубы 30, приварен к затворным пластинам 1 и 2 или к выполненным заодно с ними уплотнительным кольцам 31, 32, так что сварка может быть выполнена снаружи, кольцевые сварные швы 43, 44 показаны на фиг. 8. Для получения вышеуказанной прорези 11 на уровне затворной пластины 2 между компенсатором 12 и проходом 3 расположено дополнительное распорное кольцо 45, приваренное к компенсатору 12, предпочтительно с помощью кольцевого сварного шва 48, служащего для обеспечения связи между компенсатором 12 и затворной пластиной 2. Как показано на фиг. 6, компонент жесткости в этом случае выполнен в виде двух ужесточающих пластин 27, по существу в виде круга. Вместо двух пластин возможно применение по меньшей мере одной пластины 27.

Следует далее отметить, что прямоугольная пластина 17 выполнена из полосы листового металла. Эта рама из листового металла имеет преимущество в том, что проход 3 более не нуждается в газонепроницаемом уплотнении от рабочей среды. Кроме того, компенсатор 4 может отсутствовать.

В варианте выполнения, показанном на фиг. 9 - 11, ужесточающее кольцо приварено к внутренним сторонам обеих затворных пластин 1 и 2. Точно так же закреплен проход 3 в виде трубы, как показано на фиг. 11. Соответственно центральная полость между двумя затворными пластинами 1 и 2, закрытая ужесточающим кольцом 20, герметично изолирована. Среда под давлением, вводимая через полый вал 6, может воздействовать только в оставшейся полости 29 между затворными пластинами 1, 2 и уплотнительными кольцами 31, 32, объединенными с ними, так что кольцевые уплотнительные поверхности 25, 26 затворных пластин 1, 2 или уплотнительных колец 31, 32 направляющей трубы 30 под прямым воздействием среды под давлением изгибаются, т.е. выпучиваются наружу в осевом направлении, как показано пунктирными линиями на фиг. 9. В этом варианте, обеспечивающем весьма эффективное уплотнение, компенсаторы отсутствуют. Кроме того, в этом варианте представлена чрезвычайно простая сварная конструкция, которая может быть изготовлена из относительно тонкостенных пластин.

Для того чтобы избежать концентрации напряжений у края переходной области между направляющей трубой и запирающей частью, а также в угловой области описанной коробчатой конструкции, внешний контур подвижной коробки, образованной пластинами 1, 2 или уплотнительными кольцами 31, 32 и прямоугольной рамой 17, образован в соответствии с контуром кольцевых уплотнительных поверхностей 25, 26 и уплотнительных колец 31, 32. Этот предпочтительный внешний контур показан штрих-пунктирными линиями на фиг. 10 (контурная линия 46 в форме очков).

При необходимости на уплотнительных поверхностях затворных пластин 1 и 2 и на уплотнительных кольцах 31, 32, или в альтернативном варианте на кольцевых посадочных поверхностях 14, 15 могут располагаться раздельные уплотнительные устройства с уплотнительным кольцом, как будет более подробно описано ниже со ссылками на фиг. 12 и 13.

На фиг. 12 показана часть такого устройства в радиальном сечении, т.е. в сечении, проходящем через ось вращения трубы или параллельной задвижки вышеописанного типа; корпус шибера обозначен номером 110, шибер - номером 103 и ось вращения трубы или патрубков 16, 18, показанных на фиг. 1, обозначена номером 104. Перемещение шибера 103 вперед и назад обозначено двойной стрелкой 117.

Уплотнительное устройство, прилегающее к шиберу 103, содержит уплотнительное кольцо 102, расположенное так, что его ось вращения совпадает с осью 104, и выполненное из уплотнительного материала с высокой стойкостью к износу. Сторона уплотнительного кольца 102, обращенная к шиберу 103, выполнена плоской и образует кольцевую уплотнительную поверхность 106. Уплотнительное кольцо 102 установлено в кольцевую выемку 118 наподобие канавки в многослойной упруго- деформируемой диафрагме 101, перемещающейся под воздействием давления среды, оказывающей давление на диафрагму 101, с уплотнительной поверхностью 106 в ее уплотняющем положении, т.е. прижатой к шиберу 103. Диафрагма (101) содержит по меньшей мере две, а лучше четыре или большее (например, до 105) количество полос (слоев) материала, стойких к воздействию высоких температур, которые в ненагруженном положении диафрагмы находятся в плотном контакте друг с другом по всей их длине и ширине. Уплотнительные устройства описанного типа предпочтительно расположены на обеих сторонах шибера 103, т. е. у обеих кольцевых уплотнительных поверхностей корпуса, так что должное уплотнение трубы обеспечивается не только на стороне более низкого давления, но и на стороне более высокого давления шибера 103. Диафрагма 101 герметично соединена, например, с помощью сварки (кольцевой сварной шов 107) с корпусом 111 по ее внутреннему и наружному краю так, что аналогичным образом образуется полость 114, 115, окружающая среду под давлением, между диафрагмой 101, с одной стороны, и корпусом 111 - с другой стороны, причем полости 114, 115 сообщаются через трубку 108 с резервуаром 109 среды под давлением. В зоне кольцевого сварного шва 107 диафрагма 101 усилена дополнительными расположенными по окружности полосами материала 119, 120 (по внутреннему краю диафрагмы) или 121, 122 (по наружному краю диафрагмы), для обеспечения компенсации увеличенных изгибающих моментов, возникающих в этих областях. В поперечном сечении диафрагма 101 выполнена приблизительно U-образной формы, с ее обеими крайними частями, изогнутыми наружу, так что они располагаются по существу параллельно уплотнительной поверхности 106 уплотнительного кольца 102. Соответственно кольцевая поверхность корпуса 111, обращенная к диафрагме, выполнена так, что диафрагма 101 вместе с уплотнительным кольцом 102 расположена в утопленном положении и с расположением их наружных поверхностей на одном уровне, в результате чего при отсутствии нагрузки на диафрагму между диафрагмой и кольцевой полостью 123 образуются полости, содержащие среду под давлением, соответственно у основания кольцевой канавки 118, а также в местах изгиба двух концевых частей диафрагмы. Эти полости, содержащие среду под давлением, обозначены номерами позиций 115 и 114. На фиг. 12 также показано, что кольцевая канавка 118 диафрагмы 101 входит в соответствующую кольцевую канавку 124 прилегающей кольцевой поверхности 123 корпуса 111 в направлении движения уплотнительного кольца 102; указанное направление движения показано на фиг. 1 двойной стрелкой 125. Эта ориентация в осевом направлении выполняется в зоне внутренней и наружной контактирующей кромки 116 между диафрагмой 101 и внутренним и наружным боковыми ограничивающими поверхностями канавки 124 в корпусе 111. Эта контактирующая кромка делает сообщающимися полости 114 и 124, содержащие среду под давлением, когда необходимо прижать уплотнительное кольцо 102 под воздействием повышенного давления к шиберу 103, особенно на стороне высокого давления скользящей пластины; на стороне низкого давления шибер 103 в любом случае прижимается давлением среды к уплотнительной поверхности 106 прилегающего уплотнительного кольца 102, т.е. расположенного на стороне низкого давления. Таким образом, при чрезвычайно высоком давлении рабочей среды уплотнительное кольцо 102 может быть так сильно вдавлено в канавку 124 корпуса, что диафрагма 101 будет соприкасаться с кольцевой поверхностью 123 корпуса по всей ее длине и ширине. Объем, занимаемый полостями 114, 115, содержащими среду под давлением, уменьшается почти до нуля. В этом случае преимуществом является то, что несмотря на большие усилия, действующие на уплотнительное кольцо 102, диафрагма 101 не подвержена дальнейшей деформации. На кольцевые сварные швы 107 также не действуют дополнительные нагрузки. Ожидаемый срок службы описанной конструкции уплотнения будет соответственно большим. На фиг. 12 передающая давление диафрагма 101 показана в ненагруженном положении. В этом положении зазор 113 между уплотнительной поверхностью 106 уплотнительного кольца 102 и примыкающей поверхностью шибера 103 примерно равен максимальному зазору 112 между диафрагмой 101 и точкой наибольшей глубины канавки 124 корпуса. Таким образом, на диафрагме могут возникать приблизительно одинаковые по величине давления с различными знаками. Одновременно без роста давления в полости 115, содержащей среду под давлением, обеспечивается минимальное уплотняющее усилие уплотнительного кольца 102, благодаря лишь свойству упругой эластичности диафрагмы 101. Кроме того, необходимы лишь чрезвычайно малые изменения объема среды под давлением в резервуаре 109, содержащем среду под давлением, для получения соответствующего крайнего положения диафрагмы или полностью утопленного в диафрагму уплотнительного кольца 102. Разница в объеме, вызванная изменением рабочей температуры, выравнивается тем, что содержащий среду под давлением резервуар 109 выполнен в виде расширяющегося контейнера или сосуда, предпочтительно в виде мехов. Давление среды предпочтительно создается чисто механически, т.е. с помощью груза 110. Вместо груза может быть использована пружина. В альтернативном варианте возможно также создание давления в сосуде 109 с помощью гидравлических или пневматических средств. Использование вышеуказанного груза 110 дает преимущество в том, что давление среды остается по существу постоянным независимо от рабочей температуры благодаря тому, что резервуар 109 выполнен с возможностью изменения его объема. В качестве находящейся под давлением среды предпочтительно используется жидкотекучая среда. При расположении вышеописанной конструкции уплотнительного устройства на стороне высокого давления шибера оно также надежно предотвращает утечки в этом месте. Давление, вызываемое уплотнительным кольцом 102, зависит от давления среды. Описанная конструкция уплотнения таким образом может быть изменена в зависимости от внешних условий. Для того чтобы избежать применения полос 119, 120 или 121, 122, усиливающих два края диафрагмы 101, предложено, как показано на фиг. 13, соединить с обеими сторонами многослойной диафрагмы 101 поворотные вкладыши 126 (радиально внутрь) и 127 (радиально наружу) соответственно, имеющие примерно S-образное поперечное сечение так, что внутренний и наружный края диафрагмы 101 соответственно располагаются по существу параллельно направлению движения уплотняющего кольца 102. Таким образом, боковое натяжение диафрагмы может быть уменьшено до минимума без ухудшения ее гибкости. Кольцевая поверхность 123 корпуса 111, обращенная к диафрагме 101 соответственно выполнена должным образом. В радиальном сечении она имеет контур, соответствующий контуру диафрагмы 101. Таким образом могут быть достигнуты те же эффекты и преимущества, что и в варианте выполнения, показанном на фиг. 12. Отдельные полосы материала, из которых изготовлена диафрагма 101, выполнены из металла, стойкого к воздействию высоких температур и сохраняющего достаточную упругую эластичность при высоких температурах. В ненагруженном положении диафрагмы полосы материала находятся в плотном контакте друг с другом по всей своей длине и ширине. Таким образом, дополнительно улучшается степень эффективности вышеупомянутой трансформации давления. Благодаря наличию прорезей удается избежать потерь энергии на деформацию между отдельными слоями диафрагмы. Вышеупомянутый груз 110, воздействующий на резервуар 109, содержащий среду под давлением, связан с приводным устройством и полным ходом шибера 103 так, что при движении последнего груз удаляется с резервуара 109. Это обеспечивает желаемую легкость перемещения скользящей пластины при ее движении от закрытого в открытое положение и наоборот. Следует также отметить в связи с описанием варианта выполнения, показанного на фиг. 13, что ввиду наличия S-образного криволинейного контура внутреннего и внешнего краев диафрагмы 101 зона максимального растяжения смещается от кольцевых сварных швов 107 к первой дуге диафрагмы 101, соединенной соответственно с кольцевыми сварными швами 107. На фиг. 13 показан минимальный зазор 105 между диафрагмой 111 и шибером 103, который должен быть сохранен в ненагруженном положении, т. е. при перемещении шибера 103, принимая во внимание износ уплотняющей поверхности 106, для того чтобы избежать прямого контакта между диафрагмой 101 и шибером 103. Следует также отметить, что полости 114, образованные на обеих сторонах уплотнительного кольца 102 и содержащие среду под давлением, в начальном состоянии указанную среду не содержат. Среда под давлением поступает через окружающие контактирующие края 116. Избыток среды под давлением выходит через эту зону от замкнутых полостей 114, содержащих среду под давлением, в замкнутую полость 115, соединенную с трубкой 108. Можно также соединить полости 114, образованные на обеих сторонах уплотнительного кольца 102 и содержащие среду под давлением, с трубкой 108, в которую вставлен двухсторонний клапан, так что полости, содержащие среду под давлением, могли бы при необходимости наполняться раздельно.

Формула изобретения

1. Параллельная задвижка, содержащая корпус с установленными на общей оси с взаимным смещением входным патрубком (16) и выходным патрубком (18), каждый из которых снабжен посадочной поверхностью, установленный в корпусе шибер (21), снабженный двумя затворными пластинами (1, 2), установленными с возможностью перемещения в пространственной зоне между указанными входным и выходным патрубками, напротив входного и выходного патрубков соответственно, отличающаяся тем, что указанные затворные пластины выполнены тонкостенными и каждая из них имеет смещаемую уплотняющую часть, включающую кольцевую уплотнительную поверхность, выполненную с возможностью размещения напротив указанной посадочной поверхности противолежащего ей патрубка, а также с возможностью смещения до создания плотного контакта с этим патрубком при вводе между двумя тонкостенными затворными пластинами среды под давлением, воздействующей на указанные уплотняющие части, и задвижка дополнительно содержит по меньшей мере один компонент жесткости, прикрепленный по меньшей мере к одной из указанных затворных пластин в, по существу, центральной зоне затворных пластин и смещенный вовнутрь относительно указанных уплотняющих частей, при этом указанный компонент жесткости служит опорой и средством повышения жесткости центральной зоны по меньшей мере одной из указанных тонкостенных затворных пластин в присутствии указанной среды под давлением, непосредственно воздействующей на уплотняющие части, тем самым обеспечивая смещение уплотняющих частей до создания улучшенного плотного контакта между указанной уплотнительной поверхностью уплотняющей части и указанной обращенной к ней концевой уплотнительной поверхностью противолежащего ей патрубка.

2. Параллельная задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что компонент жесткости предпочтительно расположен между затворными пластинами, в пределах окружающих уплотнительных поверхностей, при этом он содержит ориентированные предпочтительно радиально элементы жесткости, выполненные в виде распорных ребер и распорных стержней, или ужесточающее кольцо.

3. Параллельная задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что компонент жесткости выполнен в виде по меньшей мере одной ужесточающей пластины, по существу, в виде круга.

4. Параллельная задвижка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что две затворные пластины выполнены подвижными друг относительно друга под воздействием давления среды в осевом направлении, причем пространство между двумя затворными пластинами герметично закрыто от окружающей среды с помощью компенсаторов, расположенных вдоль наружной периферии.

5. Параллельная задвижка по п. 4, отличающаяся тем, что компенсатор образован отрезком трубы, волнообразно изогнутым, по меньшей мере, с одной выступающей частью, выходящей за пределы периферии, и герметично приваренным вдоль обоих краев периферии к двум затворным пластинам, при этом трубка (6; 8) для среды под давлением проходит в полость между двумя затворными пластинами через волнообразно изогнутый отрезок трубы.

6. Параллельная задвижка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит закрытую кольцевую полость, примыкающую к уплотнительным поверхностям двух затворных пластин и соединенную со средой под давлением так, что при введении среды под давлением в кольцевую полость наружные уплотнительные поверхности двух затворных пластин выпучиваются наружу в осевом направлении.

7. Параллельная задвижка по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит направляющую трубу, имеющую два уплотнительных кольца, которые при открытом положении шибера прижимаются под воздействием давления среды к концевым уплотнительным поверхностям корпуса шибера, при этом полость, содержащая среду под давлением и примыкающая к уплотнительным кольцам направляющей трубы, сообщается с полостью, примыкающей к уплотнительным поверхностям двух затворных пластин.

8. Параллельная задвижка по п. 7, отличающаяся тем, что две затворные пластины шибера и два уплотнительных кольца направляющей трубы соответственно выполнено заодно, при этом полость между затворными пластинами и уплотнительными кольцами герметично закрыта по краям от окружающей среды главным образом с помощью компенсатора.

9. Параллельная задвижка по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что затворные пластины и/или уплотнительные кольца образуют часть герметичного закрытого объема в виде коробки с углами и гранями, закругленными для соответствия контура указанного герметичного закрытого объема контуру уплотнительных поверхностей или уплотнительных колец.

10. Параллельная задвижка по любому из пп. 1-9, отличающаяся тем, что полость, содержащая среду под давлением, сообщается между уплотнительными поверхностями затворных пластин, особенно в закрытом положении шибера, со стороной высокого давления корпуса или с его проходом для протекания среды, так что в указанной полости, содержащей среду под давлением, может быть то же давление, что и в системе.

11. Параллельная задвижка по любому из пп. 1-9, отличающаяся тем, что внутренний объем корпуса шибера соединен с помощью двух труб (39), каждая из которых снабжена клапаном одностороннего действия, открытым в направлении рабочей среды, с одной и с другой стороной шибера, предпочтительно со входным патрубком и выходным патрубком, причем обе трубы (39) до входа в корпус шибера соединены с образованием общей трубы, снабженной клапаном двухстороннего действия.

12. Параллельная задвижка по любому из пп. 1-11, отличающаяся тем, что она содержит уплотнительное устройство, прилегающее к уплотнительным поверхностям затворных пластин, а в варианте выполнения шибера в виде направляющей трубы - к уплотнительным кольцам направляющей трубы, или в альтернативном варианте - к концевым уплотнительным поверхностям корпуса, содержащее уплотнительное кольцо (102), утопленное в кольцевой канавке (118) многослойной упругой эластичной диафрагмы (101), и может быть перемещено в уплотняющее положение, при котором его уплотняющая поверхность (106) под воздействием давления среды передает усилие на диафрагму.

13. Параллельная задвижка по п. 12, отличающаяся тем, что диафрагма (101) герметично соединена преимущественно с помощью сварки по всему своему внутреннему и наружному краю, при ее установке на шибере (103), с указанным шибером, или в варианте установки ее на корпусе (111), примыкающему к шиберу (103), с указанным корпусом, так что между диафрагмой (101) с одной стороны и шибером (103) или корпусом (111) с другой стороны образуется полость (114, 115), содержащая среду под давлением и соединенная с помощью трубки (108) с резервуаром (109), содержащим среду под давлением.

14. Параллельная задвижка по п. 12 или 13, отличающаяся тем, что она содержит соединительные вкладыши (126, 127) с поперечным сечением, по существу, S-образной формы, так что внутренний и наружный края диафрагмы (101) располагаются, по существу, параллельно направлению движения (125) уплотняющего кольца (102).

15. Параллельная задвижка по п. 14, отличающаяся тем, что в ненагруженном положении диафрагмы (101), т. е. в положении перемещения шибера, указанная диафрагма (101) расположена с зазором (112) относительно примыкающего шибера (103) или корпуса (111), образуя полость (115) для среды под давлением, расположенную вокруг, по меньшей мере, зоны уплотнительного кольца (102).

16. Параллельная задвижка по п. 14 или 15, отличающаяся тем, что кольцевая поверхность (123) шибера, прилегающая к диафрагме (101), или в альтернативном варианте кольцевая поверхность корпуса (111) имеет в радиальном сечении контур, соответствующий диафрагме (101).

17. Параллельная задвижка по п. 16, отличающаяся тем, что кольцевая канавка (118) диафрагмы (101) входит в соответствующую кольцевую канавку (124) прилегающей кольцевой поверхности (123) шибера (103) или в альтернативном варианте поверхности (123) корпуса (111) в направлении движения (125) уплотнительного кольца ( 102).

18. Параллельная задвижка по любому из пп. 12-17, отличающаяся тем, что диафрагма (101) содержит по меньшей мере две, предпочтительно четыре или большее количество полос материала, стойких к воздействию высоких температур, которые в ненагруженном положении диафрагмы находятся в плотном контакте друг с другом по всей их длине и ширине.

19. Параллельная задвижка по любому из пп. 13-18, отличающаяся тем, что резервуар (109) для среды под давлением выполнен в виде расширяющегося контейнера или сосуда, в особенности в форме мехов, и в закрытом положении шибера (103) может быть предварительно нагружен, главным образом постоянным грузом (110).

20. Параллельная задвижка по п. 19, отличающаяся тем, что груз (110) соединен с приводом шибера (103) так, что во время работы указанного привода груз не нагружает резервуар (109) для среды под давлением.

21. Параллельная задвижка по любому из пп. 12-20, отличающаяся тем, что среда под давлением, воздействующая на диафрагму (101), является газом или жидкостью.

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