Уважаемые читатели, предлагаем вашему вниманию следующую разработку из рубрики «Обзор патентов» – задвижка шиберная для установки замедленного коксования. Автором патента является Качанин Сергей Евгеньевич, а патентообладателем – акционерное общество «Пензтяжпромарматура».
Полезная модель предназначена для установки в нижнюю и верхнюю части камеры установки замедленного коксования на нефтеперерабатывающем заводе (НПЗ). Задвижки шиберные служат автоматическими люками установки замедленного коксования и предназначены для безопасной выгрузки кокса из установки после завершения процесса коксования тяжелых нефтепродуктов. Техническим результатом является повышение эксплуатационных характеристик, включающих долговечность конструкции, безотказность работы, герметичность задвижки, обеспечение работы при высоких температурах, повышение надежности конструкции. Задвижка шиберная содержит корпус, седла, систему продувки шибера, к корпусу с обеих сторон крепятся верхняя и нижняя крышки.
Формула изобретения
1. Задвижка шиберная, содержащая корпус, седла, расположенный внутри корпуса и перекрывающий седло шибер, датчик положения шибера, систему продувки шибера, отличающаяся тем, что корпус выполнен плоским, к корпусу с обеих сторон крепятся верхняя и нижняя крышки, верхнюю крышку закрывает установленная плоская крышка, нижнюю крышку закрывает установленная глухая заглушка, корпус имеет верхнее подвижное и нижнее неподвижное седла, нижнее седло имеет уплотнительные кольца, к верхнему седлу присоединены прижимное кольцо и кольцо, при этом верхнее подвижное седло и кольцо соединены с прижимным кольцом посредством байонетного соединения с помощью зацепов, расположенных на кольцах, подвижное верхнее седло и кольцо между собой соединено с помощью шпилек и гаек и образуют сальниковый узел с уплотнительными кольцами, а прижимное кольцо верхнего седла неподвижно и прижато к корпусу, между подвижным седлом и прижимным кольцом в отверстиях установлены пружины, верхняя и нижняя крышки имеют в верхней части отверстия для подачи пара, а в нижней части – отверстия для отвода конденсата, к корпусу со стороны нижней крышки с помощью фланца прикреплен кожух, представляющий собой плоский короб, со стороны верхней крышки к шиберу присоединен шпиндель, выполненный с возможностью соединения с элементом управления задвижкой, на плоской крышке установлен переходник, на котором установлены стойки привода и указателя, при этом на стойке указателя размещен указатель положения задвижки в виде стрелки и датчиков положения шибера, в месте соединения шпинделя и указателя с верхней крышкой корпуса имеются сальниковые узлы, состоящие из колец, втулок поднабивочных, фланцев сальника, рабочие поверхности шибера азотированы.
2. Задвижка шиберная по п. 1, отличающаяся тем, что на крышке имеются отверстия для ввода и вывода охлаждающей воды.
3. Задвижка шиберная по п. 1, отличающаяся тем, что в стойке имеется шток блокировки, соединенный с направляющей втулкой, с штифтом блокировки и датчиками положения.
Описание
Полезная модель предназначена для установки в нижнюю и верхнюю части камеры установки замедленного коксования на нефтеперерабатывающем заводе (НПЗ). Задвижки шиберные служат автоматическими люками установки замедленного коксования и предназначены для безопасной выгрузки кокса из установки после завершения процесса коксования тяжелых нефтепродуктов.
Известна шиберная задвижка (RU 139071, опубл.10.04.2014 Бюл. № 10), которая состоит из сварного корпуса с укрепляющими ребрами и крышкой, внутри корпуса размещен шибер между двумя седлами с уплотнениями, в верхней части корпуса установлен шпиндель, одним концом внутри корпуса соединенный с затвором, а другим – проходящий через крышку и сальниковый узел для соединения с элементом управления задвижкой, крышка изготовлена из листового проката и поковки с проушинами и двумя фланцами, одним для крепления к корпусу, другим для установки стойки со шпинделем внутри и бугельным узлом, в сальниковом узле имеется спускной клапан и нагнетательный клапан, в стойке напротив сальникового узла размещены смотровые окна, внутри корпуса расположен дренажный трубопровод, оборудованный шаровым краном, выведенным наружу, имеется устройство контроля протечек, состоящее из датчиков давления, шаровых кранов, разделительных сосудов, фитингов, трубопроводов и системы обогрева. Недостатком данного технического решения является невозможность применения в установках замедленного коксования.
Наиболее близким техническим решением является шиберная задвижка (RU 55915, опубл. 27.08.2006 Бюл. № 24), содержащая корпус, выполненный из двух разъемных частей, закрепленные на корпусе присоединительные патрубки, образующие по крайней мере один канал, образованное на внутренних торцах патрубков седло, расположенный внутри корпуса и перекрывающий седло шибер, и привод перемещения шибера поперек канала. Шибер снабжен датчиком его положения. Внутри корпуса вокруг седла выполнена проточка, сообщающаяся с источником рабочей среды, поступающей под давлением для промывки (продувки) шибера. Недостатком данного технического решения является невозможность применения в установках замедленного коксования.
Задачей заявленного технического решения является разработка шиберной задвижки с возможностью установки на камеру замедленного коксования и работы при высоких температурах, обеспечивая герметичность и возможность работы на выгрузке кокса.
Техническим результатом является повышение эксплуатационных характеристик, включающих долговечность конструкции, безотказность работы, герметичность задвижки, обеспечение работы при высоких температурах, повышение надежности конструкции.
Технический результат достигается тем, что задвижка шиберная содержит корпус, седла, расположенный внутри корпуса и перекрывающий седло шибер, датчик положения шибера, систему продувки шибера, корпус выполнен плоским, к корпусу с обеих сторон крепятся верхняя и нижняя крышки, верхнюю крышку закрывает установленная плоская крышка, нижнюю крышку закрывает установленная глухая заглушка, корпус имеет верхнее подвижное и нижнее неподвижное седла, нижнее седло имеет уплотнительные кольца, к верхнему седлу присоединены прижимное кольцо и кольцо, при этом верхнее подвижное седло и кольцо соединены с прижимным кольцом посредством байонетного соединения с помощью зацепов, расположенных на кольцах, подвижное верхнее седло и кольцо между собой соединено с помощью шпилек и гаек и образуют сальниковый узел с уплотнительными кольцами, а прижимное кольцо верхнего седла неподвижно и прижато к корпусу, между подвижным седлом и прижимным кольцом в отверстиях установлены пружины, верхняя и нижняя крышки имеют в верхней части отверстия для подачи пара, а в нижней части – отверстия для отвода конденсата, к корпусу со стороны нижней крышки с помощью фланца прикреплен кожух, представляющий собой плоский короб, со стороны верхней крышки к шиберу присоединен шпиндель, выполненный с возможностью соединения с элементом управления задвижкой, на плоской крышке установлен переходник, на котором установлены стойки привода и указателя, при этом на стойке указателя размещен указатель положения задвижки в виде стрелки и датчиков положения шибера, в месте соединения шпинделя и указателя с верхней крышкой корпуса имеются сальниковые узлы, состоящие из колец, втулок поднабивочных, фланцев сальника, рабочие поверхности шибера азотированы.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 – вид задвижки шиберной в разрезе;
на фиг. 2 – увеличенный фрагмент узла затвора;
на фиг. 3 – увеличенный фрагмент узла сальника шпинделя электропривода;
на фиг. 4 – задвижка вид сверху с указателем положения и крепежом сальников;
на фиг. 5 – увеличенный фрагмент крепежа фланца сальника с набором тарельчатых пружин для штока блокировки;
на фиг. 6 – увеличенный фрагмент крепления фланца сальника с набором тарельчатых пружин;
на фиг. 7 – увеличенный фрагмент штока блокировки с датчиками, где 1 – корпус, 2 – крышка верхняя, 3 – крышка нижняя, 4 – крышка, 5 – глухая заглушка, 6 – переходник, 7 – шибер, 8 – шпилька, 9 – гайка, 10 – прокладка, 11 – седло подвижное, 12 – седло нижнее, 13 – кольцо прижимное, 14 – кольцо, 15 – кольцо уплотнительное ТРГ, 16 – кольцо уплотнительное ТРГ, 17, 18 – кольца уплотнительные ТРГ, 19 – пружина, 20 – скоба, 21 – штифт скобы, 22, 23 – шпиндель, 24 – шток блокировки, 25 – муфта шпинделя, 26 – штифт муфты, 27 – стойка привода, 28 – стойка указателя, 29 – кожух шибера, 30 – направляющая шибера, 31, 32 – втулка поднабивочная, 33 – втулка направляющая, 34 – штифт блокировки, 35, 36 – фланец сальника, 37, 38 – пружина тарельчатая, 39 – шплинт, 40 – шпилька сальника, 41 – гайка сальника, 42 – втулка резьбовая, 43 – электропривод, 44 – глухой фланец, 45, 46 – прокладка, 47 – указатель, 48, 49 – датчик положения шибера, 50 – отверстие для ввода охлаждающей воды, 51 – отверстие для вывода охлаждающей воды, 52 – отверстие для предохранительного клапана, 53 – отверстие для подачи пара, 54 – отверстие для отвода конденсата.
Задвижка шиберная состоит из литого плоского корпуса 1, к которому с обеих сторон через прокладку 10 крепятся с помощью шпилек 8 и гаек 9 оснащенные ребрами жесткости плоские литые крышки верхняя 2 и нижняя 3. Верхнюю крышку 2 закрывает установленная литая плоская крышка 4, а нижнюю крышку 3 закрывает установленная глухая заглушка 5. Выполнение крышек 2 и 4 и крышки 3 и заглушки 5 раздельными обеспечивает высокую технологичность конструкции по сравнению с выполнением этих деталей цельнолитыми у аналогов, также такие детали являются унифицированными. На крышке 4 установлен переходник 6, который выполняет функцию коробки для охлаждения узла сальника водой через отверстие 50 для ввода охлаждающей воды и отверстие 51 для вывода охлаждающей воды. Также на переходник 6 установлены стойки привода 27 и указателя 28. Стойка указателя 28 служит для размещения указателя 47 положения задвижки в виде стрелки и датчиков положения шибера 48 и 49. А также возможен вариант исполнения задвижки, где в стойке, помимо указателя, находится шток блокировки 24, соединенный с направляющей втулкой 33, с штифтом блокировки 34 и датчиками положения 48 и 49. Штифт блокировки 34 служит механическим фиксатором шибера 7 в крайних положениях для обеспечения безопасности.
Узел затвора задвижки состоит из шибера 7, рабочие поверхности которого азотированы с целью повышения поверхностной твердости, износостойкости, теплостойкости, усталостной прочности и коррозионной стойкости согласно п. 1.1. РД-50-186-80. Шибер за счет давления среды и пружин 19, действующих на верхнее подвижное седло 11, прижимается к нижнему седлу 12, у которого рабочая поверхность имеет твердую наплавку стеллит 6 с минимальной толщиной 3,5 мм, которая обеспечивает высокую твердость, защиту от коррозии и предотвращает тем самым образование повреждений от твердых частиц кокса на уплотнительных поверхностях. Нижнее седло 12 неподвижно установлено в корпус 1 и за счет уплотнительных колец из терморасширенного графита (ТРГ) 16 обеспечивается герметичность между нижним седлом 12 и корпусом 1. Чаще всего используются два кольца 16, что является оптимальным количеством для герметизации и финансовых затрат.
Верхнее седло состоит из трех деталей: подвижного седла 11 с твердой наплавкой стеллит 6 с минимальной толщиной 3,5 мм, кольца 14 и прижимного кольца 13. Подвижное седло 11 и кольцо 14 между собой соединено с помощью шпилек и гаек и образуют сальниковый узел с кольцами уплотнительными 15 из ТРГ, который обеспечивает герметизацию зазора между подвижным седлом 11 и прижимным кольцом 13. Прижимное кольцо 13 неподвижно, оно прижимается к корпусу 1 через прокладки 46 с помощью фланца коксовой камеры.
Наплавки имеют минимальную толщину 3,5 мм, ниже которой не будет достигаться необходимая твердость из-за смешения материалов.
Подвижное седло 11 и кольцо 14 соединено с прижимным кольцом 13 посредством байонетного соединения с помощью зацепов, расположенных на кольцах 13 и 14 и имеют подвижность в вертикальном направлении за счет наличия зазоров между зацепами. Между подвижным седлом 11 и прижимным кольцом 13 в отверстиях, расположенных в кольцах, установлены пружины 19, которые обеспечивают постоянный прижим подвижного седла 11 к шиберу 7 для обеспечения герметичности.
Таким образом, кольцо 14 прижимает сальниковые кольца 15 к седлу 11, а прижимное кольцо 13 удерживает всю конструкцию сборного седла в корпусе, прижим седла 11 к шиберу осуществляется за счет пружин, которые одним концом упираются в прижимное кольцо 13, а другим в седло 11.
Для предотвращения попадания рабочей среды и кокса во внутреннюю полость задвижки, а также для обеспечения герметичности затвора и предотвращения образования кокса между седлами 11 и 12 и шибером 7, во внутреннюю полость задвижки постоянно подается пар через отверстия 53 в верхней 2 и нижней 3 крышках, расположенные сверху. Для отвода конденсата в верхней 2 и нижней 3 крышках с нижней стороны присутствуют отверстия 54 для присоединения системы отвода конденсата.
Также для предотвращения попадания кокса во внутреннюю полость задвижки в момент открытия и закрытия шибера в конструкции предусмотрен кожух 29, который представляет собой сваренный из листовой стали плоский короб, открытый с двух сторон, кожух 29 крепится к корпусу 1 с помощью фланца, расположенного на кожухе. Кожух 29 закрывает шибер 7 со стороны нижней крышки 3. Между кожухом 29 и шибером 7 через небольшие зазоры с помощью пара происходит сдувание частиц кокса и пыли с шибера 7, что обеспечивает защиту от попадания кокса во внутреннюю полость задвижки в момент открытия и закрытия шибера. При движении шибера 7 «открыто – закрыто», кожух 29 также служит направляющей поверхностью для шибера 7 и работает совместно с направляющей шибера 30, установленной на крышке верхней 2, которые служат для предотвращения бокового смещения шибера.
Обеспечение герметичности по шпинделю 22 привода обеспечивается с помощью сальникового узла, состоящего из колец ТРГ 17, втулки поднабивочной 31, фланца сальника 36, которые поджимают кольца 17 с помощью шпильки сальника 40 и гайки сальника 41, а также набора тарельчатых пружин 37 для обеспечения постоянного поджима уплотнительных колец 17.
Обеспечение герметичности по штоку указателя и блокировки 24 обеспечивается с помощью сальникового узла, состоящего из колец ТРГ 18, втулки поднабивочной 32, фланца сальника 35, который поджимает кольца 18 с помощью шпильки сальника 40 и гайки сальника 41, а также набора тарельчатых пружин 38 для обеспечения постоянного поджима уплотнительных колец 18.
Сальниковый узел шпинделя 22 привода для обеспечения стабильной герметичности и предотвращения чрезмерного нагрева шпинделей 22 и 23 и электропривода 43 охлаждается с помощью воды. Вода подается в отверстие в заглушке установленной снизу переходника 6, а горячая вода выводится из отверстия в заглушке, установленной сверху.
Управление задвижкой происходит от многооборотного электропривода 43, установленного на стойке 27 через резьбовую втулку 42. Усилие от электропривода 43 на шибер 7 передается через составной шпиндель 22 и 23, соединенный между собой муфтой 25 и установленные штифты 26 для предотвращения поворота одной части шпинделя относительно другой. Шпиндель 22 соединен с шибером 7 посредством скобы 20 и штифтов 21, которые фиксируются шплинтами 39.
В крышке 4 имеются четыре отверстия для доступа во внутреннюю полость задвижки для осуществления возможности осмотра и для осуществления сборки, которые заглушены с помощью глухих фланцев 44 через прокладки 45.
А также в верхней части крышки 3 имеется отверстие 52 для присоединения предохранительного клапана.
Устройство работает следующим образом
При подаче сигнала на открытие или закрытие задвижки с пульта управления или при аварийном открытии от ручного дублера, необходимо извлечь штифт блокировки 34 из стойки указателя 28. С помощью электропривода 43 крутящий момент передается на втулку резьбовую 42. Вращение резьбовой втулки в шпинделе через трапециевидную резьбу в шпинделе 23 преобразуется в поступательное движение соединенных между собой шпинделей 23 и 22. Шпиндель 22 в свою очередь соединен с шибером через скобу 20 с помощью штифтов скобы 21, через которые усилие передается шиберу, который совершает движение в сторону открытия либо закрытия, при движении шибера вправо задвижка закрывается, при движении шибера влево задвижка открывается.
Преимуществами задвижки шиберной для установки замедленного коксования являются:
• возможность установки на камеру замедленного коксования из-за плоской конструкции корпуса, имеющей меньшие габариты, уплотнения металл по металлу в узле затвора, а также наличие входных и выходных отверстий для подачи пара во внутреннюю полость и отвода конденсата из задвижки для предотвращения образования кокса на деталях;
• возможность работы при высоких температурах благодаря применению теплоустойчивых материалов для корпусных деталей, крепежа и пружин, а также уплотнений из терморасширенного графита;
• обеспечение герметичности и возможность работы на выгрузке кокса благодаря наличию датчиков конечных положений задвижки для системы управления выгрузкой кокса.
Для охлаждения сальникового узла предусмотрена возможность подачи охлаждающей воды.
Для деталей задвижки применяются теплоустойчивые материалы, в частности для корпусных деталей – 20Х5МЛ, 15Х5М, для крепежа – 25Х1МФ, для пружин – Inconel Х-750.
Размещено в номере: Вестник арматуростроителя, №2 (89)
