Запірний вузол

29108 Винахід стосується галузі арматуробудування та може бути використаний для газової, нафтової, хімічної, енергетичної та вугільної промисловості. Відомою є конструкція запірного вузла шиберної засувки, що містить плаский шибер з поперечними канавками, довжина запірної частини якого щонайменш вдвічі ширша, аніж діаметр прохідного отвору, з обох сторін запірної частини котрого за допомогою клейового з'єднання на основі епоксидної смоли встановлено змінні кільцеві керамічні елементи (див. патент РФ № 2002151). Недоліком відомої конструкції запірного вузла шиберної засувки є збільшена довжина запірної частини шибера, що спричинює збільшення розмірів корпусу та, відповідно, металомісткості засувки. Окрім того, низька пропускна здатність поперечної канавки не забезпечує ефективного зниження перепаду тиску в часі відкривання (закривання) засувки. Відсутність антикорозійного захисту поверхонь тертя (за досить значної довжини цих останніх) знижує їх корозійну стійкість та, як наслідок, погіршує триботехнічні характеристики цих поверхонь. Вказані недоліки спричинюють збільшення зусилля, потрібного для відкривання (закривання) засувки та зменшення її ресурсу. Відома також конструкція запірного вузла шиберної засувки, який містить плаский шибер, з обох сторін котрого виконано поперечні та кільцеві канавки, що сполучують зони високого та низького тиску та мають за мету зниження перепаду тиску в часі відкривання (закривання) засувки, а також уможливлюють очищення герметизуючих поверхонь від механічних забруднень, що налипли на них (див. патент РФ № 2005240). Недоліком відомої конструкції запірного вузла є недостатня пропускна здатність канавок (тобто мала сумарна площа канавок, обмежена контуром прохідного отвору сідла), особливо у часі відкривання засувки, коли тиск є максимальним, яка не забезпечує достатньо ефективного зниження перепаду тиску. Окрім того, наявність поперечних та кільцевих канавок спричинює збільшення довжини та ширини шибера, отже і металомісткості шибера у цілому. Відсутність антикорозійного захисту поверхонь тертя зменшує корозійну стійкість цих останніх та, як наслідок, погіршує триботехнічні характеристики вказаних поверхонь. Можливе накопичення (відкладення) продуктів корозії у канавках може звести нанівець їх ефективність. Вказані недоліки спричинюють збільшення зусилля, необхідного для відкривання (закривання) засувки та знижують її ресурс. Відома конструкція плаского шибера засувки, обладнаного на робочій поверхні керамічними елементами, а саме: кільцевим, розташованим навколо прохідного отвору; кільцевим, розміщеним на запірній частині шибера; двома пласкими, що розміщені уподовж країв робочої поверхні шибера та сполучують обидва кільцеві елементи; при цьому поміж кільцевими керамічними елементами виконано поперечну канавку до видалення абразиву (НИСОНГ № 1, 1997, стор. 53, рис. 2) - прототип. Недоліком відомої конструкції шибера є збільшений (у порівнянні з серійно виготовлюваними) на величину, яка дорівнює ширині кільцевого керамічного елемента разом з шириною канавки, хід, чим збільшено довжину найбільш напруженої ділянки ходу шибера, що її він має долати під максимальним (повним) тиском до моменту початку перетікання робочого середовища через засувку та падіння перепаду тиску. Окрім того, конструкцією шибера зумовлено наявність у парі тертя "шибер-сідло" поверхонь, не захищених від дії корозії (ушкоджених корозією). Ця обставина суттєво погіршує триботехнічні характеристики поверхонь тертя. Вказані недоліки призводять до збільшення зусилля, необхідного для відкривання (закривання) засувки, та зменшують її ресурс. Збільшені розміри шибера (як уподовж, так і упоперек) спричинюють збільшення розмірів відповідної базової конструкції корпусу засувки та, відповідно, її металомісткість. Задачею винаходу є удосконалення запірного вузла, в якому рахунком виконання на шибері кільцевої розточки та нанесення антикорозійних покрить забезпечуються додаткове зменшення перепаду тиску та підвищення корозійної стійкості, що разом уможливлює зниження зусилля відкривання (закривання) на приводному пристрої запірного вузла та підвищення його ресурсу, а також зменшення металомісткості. Поставлена задача розв'язується за рахунок того, що у запірному вузлі, який містить корпус з прохідним отвором, вхідним та вихідним патрубками, встановленими у корпусі сідлами та пласким шибером, новим є те, що на обох сторонах запірної частини шибера виконано кільцевірозточки діаметром, що є рівним діаметру прохідного отвору; центр обводу кільцевих розточок розміщено від краю прохідного отвору шибера на відстані, що дорівнює сумі величин контактної ширини сідла та радіуса прохідного отвору; на обидві робочі поверхні шибера у межах зони контакту його з сідлами, а також на контактні поверхні сідел нанесено протикорозійні покриття. У зв'язку з тим, що на обох сторонах запірної частини шибера виконано кільцеві розточки діаметром, що є рівним діаметру прохідного отвору, прохідний переріз вікон, які відкриваються в часі руху шибера та через котрі відбувається перетікання робочого середовища крізь засувку, значно перевищує прохідний переріз канавок у відомому пристрої. Отже зниження перепаду тиску виявиться більш ефективним, чим досягається зменшення зусилля, необхідного до відкривання (закривання) засувки. Оскільки центр обводу кільцевих розточок розміщено від краю прохідного отвору на відстані, що є рівною сумі величин контактної ширини сідла та радіуса прохідного отвору, скорочується (у порівнянні з відомим пристроєм) довжина найбільш напруженої ділянки ходу шибера, що її він має долати під максимальним тиском до моменту початку перетікання робочого середовища через засувку та зниження перепаду тиску і, відповідно, знижується зусилля, необхідне до відкривання (закривання) засувки, а також зменшуються габарити шибера, що, в свою чергу, спричинює зменшення металомісткості засувки у цілому. Завдяки тому, що на обидві робочі поверхні шибера у межах зони його контакту з сідлами, а також на контактні поверхні сідел нанесено протикорозійне покриття, підвищується корозійна стійкість поверхонь пар тертя, більш тривалий час зберігаються їх триботехнічні характеристики та, як наслідок, зменшується зусилля, необхідне для закривання (відкривання) засувки і збільшується її ресурс. 29108 На фіг. 1-3 показано запірний вузол шиберної засувки; на фіг. 4-5 - проміжне положення шибера у запірному вузлі. У корпусі 1 засувки поміж нерухомими сідлами 2 та 3 розташовано рухомий запірний елемент у вигляді плаского шибера 4. На обох сторонах запірної ділянки шибера 4 передбачено кільцеві розточки 5 та 6, що їх діаметр дорівнює діаметру прохідного отвору. Центр обводу кільцевих розточок 5 та 6 знаходиться на відстані від краю прохідного отвору шибера 4 на відстані, яка дорівнює сумі величини контактної ширини сідла та радіуса прохідного отвору. На обидві робочі поверхні шибера 4 у межах зони контакту з сідлами нанесено протикорозійні покриття 7 та 8. На контактні поверхні 2 та 3 також нанесено протикорозійні покриття 9 та 10. Покриття 7, 8, 9 та 10 нанесено методом детонаційно-газового напилення, а потім прошліфовано та притерто. Окрім головної функції (протикорозійної) вони посідають також стійкість проти спрацювання та антифрикційні властивості. Запірний вузол шиберної засувки діє у наступний спосіб. У положенні "закрито" (фіг. 1) сідла 2 та 3 своїми контактними поверхнями з нанесеними на них покриттями 9 та 10 стикаються відповідно з покриттями 7 та 8 на робочих поверхнях шибера 4. В цьому положенні досягається герметичність стику поміж шибером 4 та сідлом, яке знаходиться на боці низького тиску, за рахунок тиску робочого середовища на шибер 4. Корозійну стійкість стику забезпечено тим, що захисні покриття 7, 8, 9, 10 виконано з матеріалів, менш активних, аніж головна складова стальної основи деталей запірного вузла - залізо, тобто катодних відносно заліза. При відкриванні засувки (фіг. 4) шибер 4, встановлений у корпусі 1, долає спочатку під максимальним (повним) тиском (за збереження герметизації стику) довжину ходу, що дорівнює контактній ширині сідла. В часі подальшого руху шибера 4 відбувається розгерметизування стику; настає відкривання прохідного отвору (головний канал); окрім того, відкриваються вікна поміж краями кільцевих розточок 5 та 6 і контактними поверхнями сідел 2 та 3 (додатковий канал) та відбувається перетікання робочого середовища крізь порожнину засувки. Наслідком цього знижуються перепад тиску у запірному вузлі та протидія рухові шибера 4 завдяки зменшенню тертя поміж шибером 4 та сідлами 2 та 3. Оскільки прохідний переріз вікон, що відкриваються у часі руху шибера 4, значно перевищує прохідний переріз канавок у відомому пристрої (пат. РФ № 2005240), зменшення перепаду тиску буде більш ефективним. Як наслідок зменшується величина зусилля, необхідного для відкривання засувки. 29108 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 29108 Фіг. 4 Фіг. 5