Запирающее устройство для врезки в трубопровод под давлением - RU2726918C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно, к трубопроводному арматуростроению и может быть использовано в магистральных трубопроводах, транспортирующих рабочую среду. Запирающее устройство (ЗИ) предназначено для отделения рабочей, в основном газовой, среды в трубопроводе при производстве работ по обслуживанию трубопровода, когда необходима врезка в трубопровод и оперативная смена рабочих модулей.

Известны запирающие устройства - шиберные задвижки (https://www.ukenerqomash.ru/shibernie_zadvizki_zatvory), (http://www.armatek.ru/about/truboprovodnaya_armatura/shibernve_zadvizhki/)

Шиберная задвижка представляет собой конструкцию арматуры с затвором (заслонкой) в виде диска. Запирающее устройство состоит из корпуса, затвора, привода затвора и присоединительных фланцев, отходящих от корпуса, которыми устройство подсоединяют к трубопроводу. Затвор задвижки движется вдоль уплотнительных поверхностей седла корпуса и перпендикулярно движению потока рабочей среды. Данный вид устройств относится к параллельным задвижкам, конструкция которых предполагает, что уплотнительные поверхности расположены параллельно друг к другу. Затвор шиберной задвижки представляет собой тонкий металлический плоский диск, перекрывающий транспортируемую среду. В корпусе задвижки предусмотрено сквозное отверстие, через которое проходит рабочая среда. Затвор задвижки помещен внутрь корпуса и перемещается вверх и вниз, аналогично ножу. Управление задвижкой осуществляется обычно через привод или вручную. При ручном управлении при повороте рукоятки, шпиндель передает движение к затвору, который, поднимаясь, открывает проход внутри корпуса задвижки для рабочей среды. При механическом управлении движение передается от привода. В закрытом положении затвор опущен, перекрывая собой проход для среды.

Известно запирающее устройство - задвижка (патент RU №2145022, опубл. 27.01.2000). Задвижка содержит корпус с по меньшей мере одним седлом, ножевой запорный орган (заслонка), взаимодействующее с ним сальниковое уплотнение и крышку сальника. Сальниковое уплотнение выполнено в форме клина. Клин обращен в сторону от корпуса. Между крышкой сальника и корпуса размещена прокладка.

Недостатком данных шиберных задвижек является то, что они не могут быть использованы для перекрытия трубопроводов, находящихся под давлением, когда необходимо осуществлять врезку в трубопровод под давлением и после врезки производить замену рабочих модулей, необходимых для перекрытия участка трубопровода.

В качестве прототипа можно выбрать запирающее устройство - пластинчатый клапан (патент RU №2485377, опубл. 20.06.2013). Пластинчатый клапан содержит корпус, выполненный из двух соединенных между собой частей, пересеченный сквозным каналом с фланцами на его торцах и поворотную заслонку, перемещающуюся на определенный угол внутри полости корпуса. Поворотная заслонка, выполненная в форме лепестка, вращается вокруг штифта, имеющего ось вращения параллельную возможному направлению потока текучей среды. Корпус имеет формы и размеры, определенные внешней границей положений, принимаемых заслонкой, перемещающейся из закрывающего положения в открывающее положение. В частях корпуса выше и ниже заслонки выполнены два канала, сообщающиеся со сквозным каналом и соединенные каналом, пересекающим части корпуса с клапаном для выравнивания давления в канале при закрытой заслонке.

Данное устройство может быть использованы для перекрытия трубопроводов, находящихся под давлением, когда необходимо осуществлять открытие и закрытие заслонки для выполнения врезки в трубопровод. Однако недостатком его является то, что поворотная заслонка имеет резкое и быстрое управление при открытии и закрытии канала с текущей по трубопроводу средой, находящейся под давлением, что усложняет процесс управления заслонкой. При резком управлении можно вызвать удар и деформацию корпуса и получить неполное перекрытие и открытие сквозного канала, что снижает надежность работы запирающего устройства.

Технической задачей данного технического решения является создание запирающего устройства, которое позволяет повысить надежность работы устройства за счет упрощения управления заслонкой при достижении полного перекрытия и открытия сквозного канала.

Поставленная задача достигается тем, что запирающее устройство для врезки в трубопровод под давлением содержит корпус, выполненный из двух соединенных между собой частей и пересеченный сквозным каналом с фланцами на его торцах. В полости корпуса расположена заслонка, выполненная с возможностью перемещения приводом. Для выравнивания давления в частях корпуса выше и ниже заслонки выполнены два канала, сообщающиеся со сквозным каналом и соединенные каналом, пересекающим части корпуса с клапаном. Новым является то, что заслонка ножевого типа имеет привод перемещения в виде ходового винта с многозаходной резьбой, закрепленного вдоль полости корпуса и насаженной на ходовой винт гайки, которая соединена с одной стороной ножевой заслонки. Другая сторона заслонки вставлена в прорезь, выполненную в корпусе со стороны сквозного отверстия. Заслонка расположена и перемещается параллельно ходовому винту. Кроме этого ходовой винт закреплен вдоль корпуса с одной стороны через подшипник, установленный в отверстие в корпусе, а с другой стороны с помощью опорного подшипника, вставленного в паз, выполненный в корпусе со стороны сквозного отверстия. Гайка, насаженная на ходовой винт, имеет квадратную внешнюю форму и вставлена в продольный паз, выполненный вдоль верхней по отношению к трубопроводу части корпуса. Гайка имеет прямоугольный выступ и соединена с ножевой заслонкой пазо-шиповым соединением. В частях корпуса выполнены продольные пазы с уплотнительным материалом, параллельные ходовому винту. Клапан для выравнивания давления выполнен в виде резинового уплотнения, соединенного с винтом, вставленным в канал, расположенный в корпусе ниже заслонки с возможностью перекрытия канала, пересекающего части корпуса, а шляпка ходовой винта расположена вне корпуса.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид запирающего устройства, соединенного с трубопроводом, на фиг. 2 - общий вид устройства в продольном разрезе, на фиг. 3 представлена конструкция привода заслонки, фиг. 4 - верхняя часть корпуса с пазами для привода и уплотнительного материала, и фиг. 5 нижняя часть корпуса с ножевой заслонкой, на фиг. 6 - клапан для выравнивания давления.

Запирающее устройство (ЗИ) для врезки в трубопровод под давлением, содержит (фиг. 1) корпус, выполненный из двух частей: нижней части 1 по отношению к трубопроводу, на котором установлено ЗИ и верхней части 2. Части корпуса по периметру жестко соединены между собой болтами 3. Корпус пересечен одним сквозным каналом с фланцами 4 и 5 на его торцах. Фланцы 4 и 5 используют для присоединения запирающего устройства с одной стороны к фитингам 23, приваренными к трубопроводу 24, с другой стороны к узлам, необходимым для осуществления врезки в трубопровод под давлением. Внутри корпуса образована прямоугольная полость (фиг. 2), в которую вставлена заслонка ножевого типа 6. Заслонка представляет собой металлическую пластину восьмиугольной формы с закругленными углами и гранями (фиг. 5). Ножевая заслонка 6 выполнена с возможностью перемещения внутри корпуса из положения «закрыто», при котором она полностью закрывает сквозной канал, в положение «открыто», при котором она расположена в прямоугольной полости корпуса, и текущая среда свободно проходит по сквозному каналу. Корпус имеет форму и размер, которые определены размером ножевой заслонки 6 в положении «открыто» и размером сквозного канала. Перемещение заслонки 6 осуществляют с помощью привода 7 с рукояткой 26 на конце, которая расположена вне корпуса. С помощью привода осуществляют управление задвижкой. Привод перемещения 7 заслонки (фиг. 2, 3) выполнен в виде ходового винта 8, расположенного вдоль прямоугольной полости корпуса. Ходовой винт 8 имеет многозаходную резьбу, выполненную вдоль всей его рабочей поверхности. Один конец ходового винта 8 со стороны рукоятки 26 установлен через подшипник 9 в отверстие корпуса, а другой конец расположен в опорном подшипнике 10, вставленном в паз, выполненный в части 2 корпуса, примыкающей к сквозному отверстию. На ходовой винт 8 насажена гайка 12, перемещающаяся по ходовой винту 8 (фиг. 3). Гайка 12 имеет квадратную внешнюю форму. На одной стороне квадрата выполнен прямоугольный выступ 14. Противоположной к выступу стороной гайка 12 вставлена в продольный паз 11, прорезанный вдоль верхней части 2 корпуса (фиг. 4). При вращении винта 8 гайка движется по многозаходной резьбе ходового винта от одного его конца до другого вдоль полости корпуса по пазу 11. За счет такого соединения и расположения гайка при вращении винта плавно без перекосов движется вдоль корпуса ЗИ. На гайке 12 закреплена одна сторона ножевой заслонки 6, противоположная к сквозному отверстию. На этой стороне заслонки выполнено отверстие (паз) 13 по форме повторяющее размер выступа 14 гайки, который вставлен (насажен) в это отверстие, образуя пазо-шиповое соединение. Другая сторона заслонки вставлена в поперечную прорезь 25 с уплотнением, образованную в корпусе со стороны сквозного отверстия. Заслонка 6 расположена параллельно ходовому винту 8. При повороте рукоятки ходовой винт передает движение к гайке привода, которая перемещает заслонку в положение «закрыто» или «открыто», при этом закрывает или открывает сквозное отверстие для прохода рабочей среды. В полости корпуса вдоль верхней и нижней 1 и 2 части корпуса выполнено по два паза 15, которые расположены параллельно пазу 11, находящемуся между ними, и ходовому винту 8. В пазах 15 расположен уплотнительный материал (прокладка) - полоски антифрикционного материала. Заслонка 6 при перемещении движется (скользит) по этим уплотнительным прокладкам в корпусе перпендикулярно движению потока рабочей среды. Данный вид устройств относится к параллельным заслонкам, конструкция которых предполагает, что уплотнительные поверхности прокладок расположены параллельно друг к другу. Запирающее устройство имеет узел для выравнивания давления выше и ниже заслонки в положении «закрыто» в сквозном канале, когда запирающее устройство присоединено к трубопроводу и узлу для врезки в трубопровод, находящемуся под давлением газа. В стенке корпуса, примыкающей к сквозному отверстию выполнены два продольных сквозных канала 16 и 17 (фиг. 6), расположенные в двух параллельных частях 1 и 2 корпуса. Продольные каналы 16 и 17 сообщаются со сквозным каналом выше и ниже заслонки 6. Продольные каналы 16 и 17 соединены каналом 18, пересекающим две части корпуса. Один продольный канал 16 вверх по потоку рабочей среды от закрывающей заслонки 6 с внешней стороны корпуса закрыт заглушкой 19, а другой имеет клапан для выравнивания давления. Клапан для выравнивания давления выполнен в виде резинового уплотнения 20, вставленного в канал 17 и соединенного с винтом 21, который вкручивают в продольный канал 17 ниже по потоку среды от закрывающей заслонки 6. Длина винта 21 выбрана из условия, что при вкручивании в продольный канал 17 резиновое уплотнение 20 перекрывает канал, соединяющий продольные каналы 17 и 16. Шляпка ходовой винта 22 расположена вне корпуса.

Устройство работает следующим образом.

Запирающее устройство представляет собой конструкцию арматуры с затвором в виде заслонки 6 ножевого типа восьмиугольной формы. С помощью привода 7 осуществляют управление заслонкой поворотом рукоятки 26 привода. При этом ходовой винт 8 передает движение к гайке 12 привода, которая перемещается вместе с заслонкой 6 по многозаходной резьбе и открывает или закрывает сквозной канал для прохода или остановки прохода рабочей среды. Многозаходная резьба, выполненная на ходовом винте 8, обеспечивает равномерность хода и прочность соединения гайки с винтом. При этом многозаходная резьба изменяет передаточное число оборотов, что уменьшает усилие при вращении винта и уменьшает количество оборотов. Привод заслонки размещен внутри корпуса, и заслонка перемещается параллельно корпусу ЗИ и перпендикулярно потоку рабочей среды, аналогично ножу. Запирающее устройство находится в положении «закрыто», при котором заслонка 6 закрывает сквозной канал в корпусе и гайка 12, на которой закреплена заслонка 6, расположена на одном конце ходового винта 8 со стороны сквозного отверстия. Для перевода запирающего устройства в положение «открыто», например, для выполнения врезки в трубопровод, поворачивают рукоятку привода 7 в обратном направлении. Рукоятка, соединенная с ходовым винтом 8, вращает его и гайка 12 движется по ходовому винту 8 в сторону рукоятки, перемещая заслонку 6 параллельно ходовому винту 8 в полость корпуса. Когда гайка 12 достигнет второго конца ходового винта 8 со стороны рукоятки, одна сторона заслонки 6, соединенная с гайкой достигнет края полости корпуса со стороны рукоятки, при этом другая сторона заслонки будет расположена в прорези 25, выполненной в корпусе со стороны сквозного отверстия. Таким образом заслонка будет расположена в прямоугольной полости корпуса и откроет полностью сквозное отверстие. Ходовой винт 8 закреплен вдоль корпуса через подшипники 9 и 10, установленные с двух концов от полости корпуса и вращение его происходит внутри корпуса, поэтому работа при вращении рукоятки осуществляется на одном месте, что упрощает процесс управления ходовым винтом. Заслонка 6 движется в корпусе по направляющим пазам с уплотнительным материалом 15, выполненным в двух частях корпуса, что предотвращает перекос и обеспечивает плавное движение заслонки. При такой конструкции привода открытие и закрытие заслонки 6 с помощью рукоятки происходит плавно без толчков и перекосов, что упрощает управление приводом и перемещением заслонки.

Перед переводом запирающего устройства в положение «открыто» после врезки в трубопровод 24 производят выравнивание давления выше и ниже заслонки в сквозном канале. Для этого клапан в виде резинового уплотнения 20 выкручивают из канала 17 ниже заслонки с помощью винта 21 и открывают канал 18, соединяющий продольные каналы 16 и 17. При этом текущая по трубопроводу среда, находящаяся под закрытой заслонкой 6 по продольным каналам 16 и 17, а также каналу 18 поступает в пространство выше заслонки 6 и давление над и под заслонкой 6 выравнивается. За счет этого при открывании заслонки 6 после врезки в трубопровод 24 не происходит удара по ней средой, находящейся под давлением. Это также способствует упрощению управлением привода и запирающим устройством в целом.

Таким образом предложенное запирающее устройство позволяет упростить управления заслонкой при достижении полного перекрытия и открытия сквозного канала, что повышает надежность работы устройства.

Реферат

Изобретение относится к трубопроводному арматуростроению и может быть использовано в магистральных трубопроводах, транспортирующих рабочую среду. Запирающее устройство для врезки в трубопровод под давлением содержит корпус, выполненный из двух соединенных между собой частей и пересеченный сквозным каналом с фланцами на его торцах. В полости корпуса расположена заслонка, выполненная с возможностью перемещения приводом. В частях корпуса выше и ниже заслонки выполнены два канала, сообщающиеся со сквозным каналом и соединенные каналом, пересекающим части корпуса с клапаном для выравнивания давления. Заслонка ножевого типа имеет привод перемещения в виде ходового винта с многозаходной резьбой, закрепленного вдоль полости корпуса, и насаженной на ходовой винт гайки, которая соединена с одной стороной ножевой заслонки, другая сторона заслонки вставлена в прорезь, выполненную в корпусе со стороны сквозного отверстия. Заслонка расположена и перемещается параллельно ходовому винту. Изобретение направлено на повышение надежности работы устройства за счет упрощения управления заслонкой при достижении полного перекрытия и открытия сквозного канала. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула