Результат интеллектуальной деятельности: ЗАДВИЖКА ДИСКОВАЯ

Изобретение относится к области нефтяного и энергетического машиностроения и предназначено для запирания и регулирования процессов добычи и транспортирования пластового флюида.

Известна конструкция задвижки (пат. РФ №2.246.652. МПК⁷ F16K 3/06; 27/04. Задвижка. Опубл. 20.02.2005, бюл. №5), состоящей из двух полукорпусов, между которыми размещен дисковый шибер с зубчатым сектором, взаимодействующим с приводной шестерней. Полукорпуса соединены между собой бандажом, состоящим из двух полуколец. Дисковый шибер имеет не менее двух проходных отверстий. Зубчатый сектор на дисковом шибере выполнен замкнутым.

Работа задвижки

При вращении приводной шестерни происходит поворот дискового шибера на оси, с открытием или закрытием подачи пластового флюида через задвижку.

Пружины осуществляют поджим посадочных седел к торцовой поверхности диска шибера, с герметизацией технологического зазора и его центровкой в корпусе.

К недостаткам конструкции следует отнести то, что монтаж (соединение) двух полукорпусов осуществляют бандажом, состоящим из двух полуколец П-образного сечения, которые предварительно нагреваются до температуры T=250/300°C. При остывании полуколец бандажа до комнатной температуры обеспечивается жесткое соединение двух полукорпусов между собой. Следует отметить, что при остывании полуколец бандажа происходит нагрев сопрягаемых полукорпусов, что необходимо как-то учитывать при проведении монтажных работ, поскольку можно получить недостаточно надежное соединение:

- нагрев полуколец бандажа до высокой температуры с их установкой на полукорпусах и охлаждением до комнатной температуры всей задвижки требует достаточно больших затрат рабочего времени на сборку. При массовом производстве в этом случае необходимо иметь много зажимных приспособлений для сборки задвижек;

- при демонтаже задвижки с места применения и разборке могут возникнуть трудности, связанные с необходимостью съема полуколец бандажа.

Дисковой шибер снабжен зубчатым венцом по всему его периметру и установлен на оси.

Приводная шестерня установлена валу, пропущенном через оба полукорпуса.

Для поворота шибера на определенный угол необходимо сделать несколько оборотов шестерни, что приводит к неравномерному износу сопрягаемых зубьев шестерни и венца диска, которые можно заменить полностью.

Достаточно сложно вести монтаж задвижки, в частности совмещение отверстий в полукорпусах для оси и для вала шестерни, с надежным зацеплением зубьев шестерни и зубьев венца шибера.

Известна также задвижка (см. пат. РФ №2.286.499, М кл. F16K 3/06; F16K 31/53, опубл. 27.10.2006, бюл. №30). Задвижка содержит корпус, состоящий из двух соединенных между собой полукорпусов, с промежуточным кольцом. В полости этого промежуточного кольца размещен дисковой шибер с зубчатым венцом, установленным с возможностью поворота на оси, при взаимодействии с шестерней. В шибере выполнен уступ с возможностью взаимодействия с зубчатым венцом.

Взаимодействие зубьев приводной шестерни с зубчатым венцом происходит по внутренней поверхности.

Работа задвижки

Дисковый шибер находится в положении «открыто».

При вращении приводного вала с шестерней зубчатый венец приводится во вращение вокруг оси.

Угол поворота приводного вала зависит от геометрических размеров основных размеров деталей задвижки - дискового шибера и параметров зубчатого венца, в частности - диаметра делительной окружности. Зубчатый венец выполнен в виде отдельной детали, не связанной с шибером, что упрощает ремонт.

Известен патент РФ №2.229.051, М кл. F16K 3/06. - Задвижка, опубл. 20.06.2004 г., принятый за прототип.

Задвижка выполнена из двух частей корпуса, между которыми закреплено распорное кольцо.

Внутри распорного кольца размещен дисковой шибер с проходным каналом. Механизм поворота шибера состоит из зубчатого сектора и взаимодействующей с ним приводной шестерни.

Дисковой шибер центрируется по внутреннему диаметру распорного кольца и взаимодействует с опорными поверхностями корпуса через упорные подшипники в виде контурных уплотнительных элементов. В осевом канале каждого из полукорпусов выполнены расточки, в которых установлены подпружиненные седла.

Зубчатый сектор установлен на дисковом шибере с внутренним расположением зубьев зацепления внутри цилиндрической радиусной расточки.

Отказ от оси вращения, по мнению авторов, упрощает конструкцию. Установка фигурного упорного подшипника в виде контурного уплотнительного элемента с обеих сторон шибера, охватывающего перепускное отверстие для пропуска среды. Но в то же время не обеспечивается герметизация гидравлической связи полости отверстия для пропуска среды из подводящего патрубка в отводящей.

В этом случае герметизация обеспечивается за счет взаимодействия торца седла с шибером.

Тем самым сохраняются условия воздействия перепада давления на площадь сечения дискового шибера с соответствующими контактными напряжениями на границе седло-шибер.

Расположение шестерни внутри цилиндрической радиусной расточки шибера ближе к оси вращения, чем зубчатый венец, при одном и том же угле поворота, приводит к необходимости делать большее число оборотов, что приводит к большему износу шестерни.

Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения, заключается в повышении технологичности изготовления и ремонта при увеличении межремонтного периода.

Технический результат достигается тем, что задвижка дисковая состоит из двух полукорпусов, связанных друг с другом с подводящим и отводящим присоединительными патрубками с фланцами на концах, дискового шибера с зубчатым венцом, приводной шестерни на валу, подпружиненных седел в расточках полукорпусов.

Дисковый шибер выполнен в виде полудиска с радиусным выступом, снабженным технологической проточкой. Зубчатый венец выполнен в виде сектора и установлен в технологической проточке с возможностью охвата радиусного выступа. В левом полукорпусе выполнена цилиндрическая проточка, в которой размещен дисковый шибер с образованием камеры, внутри которой на валу, со смещением от вертикальной оси, установлена шестерня, кинематически связанная с зубчатым венцом, с образованием зазора с внутренней поверхностью цилиндрической расточки левого полукорпуса.

Конструкция задвижки дисковой поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 показан общий вид задвижки в разрезе;

- на фиг.2 - вид сбоку при съеме правого полукорпуса;

- на фиг.3 - общий вид дискового шибера в сборе с зубчатым венцом.

Задвижка дисковая состоит из левого полукорпуса 1 и правого полукорпуса 2, связанных друг с другом болтами 3. Каждый из полукорпусов 1 и 2 снабжен присоединительными патрубками 4 и 5 с фланцами 6 и 7.

Внутри левого полукорпуса 1 выполнена цилиндрическая проточка 8, в которой на оси 9 размещается дисковый шибер 10, имеющий форму полудиска, с радиусным выступом 11(см. фиг.3), в котором выполнена технологическая проточка 12. В технологической проточке 12 размещен зубчатый венец 13, охватывающий радиусный выступ 11. Между зубчатым венцом 13 и внутренней поверхностью цилиндрической проточки 8 образована камера 14 (см. фиг.2 и 3), в которой размещается на валу 15 шестерня 16, зубья которой взаимодействуют с зубьями зубчатого венца 13. Камера 14 заполняется смазкой. В крайнем положении шестерня 16 входит в торцовый контакт с поверхностью дискового шибера 10.

В полукорпусах 1 и 2 выполнены цилиндрические расточки 17 и 18, в которых установлены подпружиненные седла 19 и 20 с опорой на торцовые поверхности дискового шибера 10. В исходном положении дисковый шибер 10 находится в положении «открыто», когда его перепускное отверстие 21 располагается на одном уровне с перепускными каналами 22 присоединительных патрубков 4 и 5. Кольцевой зазор между полукорпусами 1 и 2 герметизирован уплотнительным кольцом 23. Вал вращения 15 шестерни 16 установлен в кольцевой цилиндрической проточке левого полукорпуса 1, со смещением от вертикальной оси на величину, равную внутреннему радиусу зубьев шестерни 16.

Рассмотрим работу задвижки дисковой.

Ключом, установленным на валу 15 шестерни 16 (на фиг. не показано), происходит ее вращение.

При взаимодействии зубьев шестерни 16 с зубьями зубчатого венцы 13 происходит его вращение на оси 9 с перемещением перепускного отверстия 21 за пределы взаимодействия с дисковым шибером 10 седел 19 и 20 и прекращением гидравлической связи перепускного канала 22, левого присоединительного патрубка 4 с перепускным каналом 22 правого присоединительного патрубка 5. Шестерня 16 в крайнем положении опирается на поверхность дискового шибера 10.

При износе зубьев шестерни 16 и зубьев зубчатого сектора дискового шибера 10 возможно осуществить их замену путем отсоединения зубчатого венца 13 от дискового шибера 10, после отвинчивания болтов 3 и отсоединения правого полукорпуса 2. Замена зубчатого венца 13 может осуществляться без извлечения дискового шибера 10 из цилиндрической проточки 8 левого полукорпуса 1. То же самое можно осуществить при замене шестерни 16.

Заполнение камеры 14 смазкой способствует уменьшению износа сопрягаемых зубьев со снижением нагрузки при необходимости изменения положения дискового шибера 10 при открытии-закрытии задвижки.