Задвижка гильотинного типа
Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования в качестве средства для регулирования потока плотных текучих сред или текучих сред с большим содержанием твердого материала в трубопроводах. Гильотинная задвижка содержит корпус (1), включающий два взаимозаменяемых уплотнительных элемента (7) из эластомера. Эти элементы (7) установлены во взаимном контакте прямо противоположно друг другу и выполнены полыми во всем конструктивном объеме. Каждый уплотнительный элемент (7) содержит в своем конструктивном объеме пневматическую полностью заполненную воздухом окружную герметичную полость (8) и Т-образный металлический сердечник (10). Сердечник (10) состоит из двух независимых частей (11, 12): трубчатой части (11) для придания жесткости уплотнительному элементу и части (12) в виде диска для распределения нагрузки, оказываемой фланцами трубопровода. Изобретение направлено на повышении герметичности задвижки гильотинного типа. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к задвижке гильотинного типа, известной также под названием дроссельной или шиберной задвижки или затвора. Независимо от названия такая задвижка используется в качестве средства для регулирования потока плотных текучих сред или текучих сред, содержащих большое количество твердого материала, в трубопроводах.
Уровень техники
Принцип работы гильотинной задвижки заключается в смещении закрывающей ножевой пластины для пересечения корпуса задвижки, тем самым перекрытия потока текучей среды через корпус. В общем случае смещение закрывающей ножевой пластины может осуществляться различными способами, за счет ручного, гидравлическиого, пневматического или даже электрического привода.
Известные гильотинные задвижки содержат кольцевые уплотнительные средства, которые установлены на корпусе задвижки и находятся в непосредственном контакте со сторонами закрывающей ножевой пластины, когда она полностью выдвинута для перекрытия потока текучей среды. Эти уплотнительные средства обеспечивают также герметичность трубопровода в отведенном положении пластины. Подобная гильотинная задвижка, описанная в патентном документе США №5271426, содержит ножевую пластину с приводом и кольцевые уплотнения, изготовленные из упругого эластомера. Задвижки такого типа могут быть затворами дроссельного или отсечного типа с частичным или полным перекрытием потока.
Несмотря на простоту конструкции и широкое распространение, известные из уровня техники гильотинные задвижки нуждаются в усовершенствовании, в основном в отношении используемых в них уплотнительных средств.
Раскрытие изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании усовершенствованной гильотинной задвижки, содержащей более эффективную уплотнительную систему по сравнению с устройствами, известными из уровня техники.
В соответствии с изобретением предлагается гильотинная задвижка, содержащая корпус, включающий два взаимозаменяемых уплотнительных элемента, изготовленных из эластомера, которые установлены во взаимном контакте прямо противоположно друг другу и выполнены полыми во всем конструктивном объеме. Каждый уплотнительный элемент содержит в своем конструктивном объеме пневматическую окружную герметичную полость, полностью заполненную воздухом.
В предпочтительном варианте уплотнительные элементы имеют внутренние поверхности выпуклой формы, которая обеспечивает за счет воздействия давления текучей среды в трубопроводе увеличение результирующей силы, действующей в осевом направлении потока текучей среды.
В другом варианте каждый уплотнительный элемент содержит Т-образный металлический сердечник, состоящий из двух независимых частей, а именно трубчатой части, придающей жесткость уплотнительному элементу, и части в виде диска, действующей в качестве кольца для распределения нагрузки, оказываемой фланцами трубопровода.
Гильотинная задвижка может также содержать кольца скольжения, изготовленные из износостойкого пластмассового материала и установленные в соответствующих кольцевых канавках, выполненных в оболочке моноблочного корпуса.
В наиболее предпочтительном варианте гильотинная задвижка снабжена верхней уплотнительной системой, которая образована эластомерной частью, связанной с металлическим элементом жесткости. Верхняя уплотнительная система содержит устройства для подачи смазки, проходящие сквозь металлический элемент жесткости и сообщающиеся посредством канала с внутренней областью эластомерной части, в которой расположены смазочные канавки. Указанный металлический элемент жесткости прикреплен к корпусу задвижки посредством болтов.
Краткое описание чертежей
Гильотинная задвижка согласно изобретению была разработана с учетом уровня техники, относящегося к поставленной задаче, и детально описана ниже со ссылками на чертежи, где
фиг.1 изображает на виде сбоку в частичном разрезе гильотинную задвижку в открытом положении, с полностью отведенной закрывающей ножевой пластиной,
фиг.2 изображает гильотинную задвижку в том же положении на виде спереди,
фиг.3 изображает в увеличенном виде часть задвижки по фиг.1,
фиг.4 изображает часть по фиг.3, иллюстрируя начало перемещения закрывающей ножевой пластины.
Осуществление изобретения
Показанная на чертежах гильотинная задвижка содержит в основном единый металлический корпус 1 моноблочной конструкции и установленную на нем сверху поддерживающую конструкцию 2 с механическим устройством привода закрывающей ножевой пластины 3. В конкретном примере выполнения по фиг.1, который не является ограничивающим, используется приводное устройство 4, которое может быть также гидравлического или пневматического типа, содержащее телескопический шток 5, к которому прикреплен верхний конец закрывающей ножевой пластины 3.
Очевидно, что приводное устройство 4 может иметь различные модификации и не является предметом настоящего изобретения.
Моноблочный корпус 1 обычно встроен между двумя секциями трубопровода, в котором циркулирует текучая среда, для перекрытия потока которой предназначена данная гильотинная задвижка. Моноблочный корпус 1 имеет две стороны, верхнюю и нижнюю, расположенные вверх и вниз по направлению потока текучей среды, и содержит два уплотнительных элемента 7, которые установлены на этих сторонах прямо противоположно друг другу, находясь во взаимном контакте.
Уплотнительные элементы 7, называемые далее также трубчатыми уплотнениями, изготовлены из эластомерного материала и являются взаимозаменяемыми.
Как показано на чертежах, трубчатые уплотнения 7 выполнены полностью полыми в конструктивном объеме. Конструкция уплотнений допускает регулируемую деформацию в зависимости от конкретного выполнения и параметров, что способствует лучшей адаптации к перемещаемой закрывающей ножевой пластине 3, тем самым обеспечивает эффективное уплотнение. Трубчатые уплотнения 7 такого камерного типа имеют внутренние пневматические окружные полости 8, заполненные воздухом.
За счет пневматических полостей 8 контактная поверхность трубчатого уплотнения 7 может деформироваться более равномерно относительно закрывающей ножевой пластины 3. Это достигается благодаря эффекту сжатия воздуха в полости 8 в каждом из трубчатых уплотнений 7. Такая регулируемая деформация проявляется в особенности в тот момент, когда закрывающая ножевая пластина 3 начинает перемещаться между трубчатыми уплотнениями 7.
Другими словами, перемещение закрывающей ножевой пластины 3 между трубчатыми уплотнениями 7 вызывает постепенное повышение давления воздуха в пневматических полостях 8 трубчатых уплотнений 7, что обеспечивает более эффективный непосредственный контакт между контактными поверхностями уплотнений и сторонами закрывающей ножевой пластины 3. Повышение давления в пневматических полостях 8 как функция деформации, вызываемой закрывающей ножевой пластиной 3, усиливает также эффект уплотнения, имеющий место в результате воздействия трубчатых уплотнений 7 на закрывающую ножевую пластину, что повышает эффективность задвижки в целом.
За счет окружного выполнения пневматических полостей 8 повышение давления воздуха в полостях создает совершенно равномерное уплотняющее усилие по всей окружности трубчатых уплотнений 7.
По сравнению с известными устройствами уровня техники трубчатые уплотнения 7 обеспечивают усиленный эффект уплотнения за счет выпуклой формы внутренних поверхностей 9. Благодаря такой форме давление текучей среды в трубопроводе вызывает увеличение результирующей силы, действующей в осевом направлении потока текучей среды, что значительно снижает потребность в предварительном сжатии трубчатых уплотнений и обеспечивает полную герметичность при открытом положении задвижки, когда она пропускает поток в трубопроводе.
Трубчатые уплотнения 7 имеют еще одну конструктивную особенность, которая отличает их от известных устройств. Каждое трубчатое уплотнение 7 содержит Т-образный металлический сердечник 10.
Каждый металлический сердечник состоит из двух независимых частей 11 и 12. Трубчатая часть 11 предназначена для придания жесткости уплотнительному элементу. Вторая часть 12 в виде диска действует в качестве кольца для распределения нагрузки, оказываемой фланцами трубопровода (не показаны). За счет этого устраняется необходимость в использовании наружных колец, которые обычно рекомендуется вставлять между фланцами труб трубопровода и задвижками известных конструкций.
Трубчатые уплотнения 7 по данному изобретению изготавливают с помощью специально спроектированных форм для массового производства. Это обеспечивает высокую точность формы и размеров, получаемых при изготовлении, а следовательно, и высокое качество.
Конструкция трубчатых уплотнений 7 обеспечивает более легкую замену при износе, а их установка и снятие может производиться без необходимости разборки задвижки, что облегчает эксплуатацию.
Задвижка содержит кольца 13 скольжения, изготовленные из износостойкого пластмассового материала. Кольца 13 скольжения установлены в соответствующих кольцевых канавках 14, выполненных в моноблочном корпусе 1 задвижки, как показано на фиг.4, и предназначены для обеспечения безупречного скольжения закрывающей ножевой пластины 3 в процессе открытия и закрытия задвижки.
Кольца 13 скольжения предназначены для устранения малейшей возможности прямого контакта между закрывающей ножевой пластиной 3 и оболочкой 15 моноблочного корпуса 1. Как и уплотнительные элементы 7, кольца 13 скольжения также могут быть заменены при износе без необходимости разборки задвижки, что облегчает эксплуатацию.
Уплотнительные средства задвижки содержат также верхнюю уплотнительную систему 16, которая образована частью 17, изготовленной из эластомерного компаунда и связанной с металлическим элементом жесткости 18.
Верхняя уплотнительная система 16 имеет три назначения:
а) обеспечение полной герметичности в отношении утечек через верхнюю часть задвижки;
б) предотвращение проникновения внутрь задвижки в процессе ее закрытия посторонних тел, которые могут прилипать к закрывающей ножевой пластине 3 в открытом положении задвижки;
в) обеспечение закрывающей ножевой пластины 3 необходимой смазкой для снижения трения между пластиной и эластомерными уплотнениями, тем самым обеспечения легкой и плавной работы задвижки независимо от типа используемого приводного устройства и даже от окружающей задвижку среды.
Верхняя уплотнительная система 16 содержит два ниппеля 19 для смазки, из которых на фиг.3 показан только один. Ниппели 19 для смазки проходят сквозь элемент жесткости 18 и сообщаются посредством канала 21 с внутренней областью эластомерной уплотнительной части 17, где расположены смазочные канавки 20. Таким образом, количество смазки в смазочных канавках 20 может быть пополнено без необходимости разборки задвижки. Металлический элемент жесткости 18 прикреплен к корпусу 1 задвижки болтами 22, как показано на фиг.3.
Очевидно, что предложенная гильотинная задвижка имеет ряд конструктивных признаков, отличающих ее от известных из уровня техники решений.
1. Гильотинная задвижка, содержащая корпус (1), включающий два взаимозаменяемых уплотнительных элемента (7), изготовленных из эластомера, которые установлены во взаимном контакте прямо противоположно друг другу и выполнены полыми во всем конструктивном объеме, причем каждый уплотнительный элемент (7) содержит в своем конструктивном объеме пневматическую окружную герметичную полость (8), полностью заполненную воздухом, а также Т-образный металлический сердечник (10), состоящий из двух независимых частей (11, 12): трубчатой части (11) для придания жесткости уплотнительному элементу и части (12) в виде диска для распределения нагрузки, оказываемой фланцами трубопровода.
2. Гильотинная задвижка по п.1, отличающаяся тем, что уплотнительные элементы (7) имеют внутренние поверхности (9) выпуклой формы.
3. Гильотинная задвижка по п.2, отличающаяся тем, что выпуклая форма внутренней поверхности каждого уплотнительного элемента (7) обеспечивает, за счет воздействия давления текучей среды в трубопроводе, увеличение результирующей силы, действующей в осевом направлении потока текучей среды.
4. Гильотинная задвижка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит кольца (13) скольжения, изготовленные из износостойкого пластмассового материала, и установленные в соответствующих кольцевых канавках (14), выполненных в оболочке (15) моноблочного корпуса (1).
5. Гильотинная задвижка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена верхней уплотнительной системой (16), которая образована эластомерной частью (17), связанной с металлическим элементом (18) жесткости, при этом верхняя уплотнительная система (16) содержит устройства (19) для подачи смазки, проходящие сквозь металлический элемент (18) жесткости, и сообщающиеся посредством канала (21) с внутренней областью эластомерной части (17), в которой расположены смазочные канавки (20), причем металлический элемент (18) жесткости прикреплен к корпусу (1) задвижки посредством болтов (22).
