Результат интеллектуальной деятельности: УПРАВЛЯЕМЫЙ ПОВОРОТНЫЙ ЗАТВОР

Изобретение относится к машиностроению, а именно к арматуростроению, и может быть использовано для перекрытия потока жидких и газообразных сред в различных технологических трубопроводах.

Известен управляемый поворотный затвор (см. RU 2238465 С2 F16K 1/20), содержащий корпус с входным и выходным патрубками, во входном патрубке размещено седло, взаимодействующее с поворотной относительно неподвижной оси закрепленной в корпусе тарелкой, управляемой через стержневой механизм шпинделем, уплотненным относительно крышки, соединенной с корпусом.

К недостаткам известного решения относится низкий коэффициент полезного действия привода, обусловленный тем, что для обеспечения герметичности затвора необходимо усилие, равное произведению удельного давления, присущего конкретному применяемому материалу, умноженному на площадь уплотнительного поля затвора, что в известном решении труднодостижимо, т.к. на затвор (тарелка-кулиса) действует сила от момента, создаваемого шпинделем на рычаге одним концом, установленным на неподвижной оси в корпусе, а другим - кинематически связанным с тарелкой-кулисой, причем эта сила меньше силы, создаваемой шпинделем, на величину отношения плеч приложения сил, т.е. от неподвижной оси до оси шпинделя и от неподвижной оси до точки взаимодействия рычага с наклоном пазом тарелки-кулисы. Далее эта уменьшенная сила (исходя из приведенной схемы) действует касательно на тарелку-кулису по направлению наклонного паза, при этом возникающие реактивные силы, предназначенные для создания на уплотнительных полях затвора необходимых удельных давлений для обеспечения его герметизации, будет еще меньше. И это без учета сил на преодоление трения в шарнирах и силы на преодоление давления среды на эффективную площадь сечения сильфонного уплотнения.

Известен также управляемый поворотный затвор (см. DЕ 658791 С, кл. F16K 1/20), прототип, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, в последнем внутри корпуса выполнено наклонное седло, взаимодействующее при закрытии затвора с тарелкой, закрепленной с возможностью самоустановки на поворотном рычаге, неподвижная ось которого соединена с крышкой, в последней размещен управляемый ручным маховиком шток, (шпиндель) шарнирно соединенный посредством серьги с поворотным рычагом.

К недостаткам известного решения также следует отнести низкий коэффициент полезного действия привода, обусловленный тем, что при закрытом затворе продольная ось серьги не совпадает с осью управляющего штока. При этом на ось, соединяющую серьгу с поворотным рычагом, передается усилие, уменьшенное на величину косинуса угла, образованного осью штока и продольной осью серьги.

Затем это усилие, умноженное на плечо от неподвижной оси до оси соединения поворотного рычага с серьгой, образует момент, который передается на тарелку. Усилие, которое будет воздействовать на тарелку, меньше во столько раз, во сколько плечо соединения тарелки с поворотным рычагом и неподвижной осью крепления поворотного рычага с крышкой больше плеча от неподвижной оси до соединения поворотного рычага с серьгой, т.е. для герметизации затвора необходимо создать усилие на штоке, в разы превышающее усилие, необходимое для создания удельного давления на уплотнительных полях тарелки и корпуса.

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение коэффициента полезного действия привода.

Поставленная задача решается тем, что в управляемый поворотный затвор, содержащий корпус с выходным и входным патрубками, в последнем внутри корпуса герметично установлено наклонное седло, взаимодействующее при закрытии затвора с тарелкой с возможностью самоустановки закрепленной на поворотном рычаге, соединенным неподвижной осью с крышкой, в которой размещен шток привода, шарнирно посредством серьги связанный с поворотным рычагом и при закрытом положении затвора оси соединений штока привода с серьгой, серьги с поворотным рычагом и поворотного рычага с тарелкой расположены на одной оси.

На фиг. 1 изображен продольный разрез управляемого поворотного затвора в закрытом положении; на фиг. 2 - управляемый поворотный затвор в открытом положении.

Управляемый поворотный затвор содержит корпус 1 с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3. Во входном патрубке герметично закреплено седло 4, взаимодействующее с тарелкой 5, закрепленной подвижно вращательно на поворотном рычаге 6. Поворотный рычаг 6 установлен на неподвижной оси 7, закрепленной в крышке 8, соединенной с корпусом 1. Коаксиально в крышке 8 размещен шток 9, управляемый приводом (не показан), загерметизированный относительно крышки 8 уплотнением 10. Нижний конец штока 9 подвижно вращательно соединен осью 11 с серьгой 12, последняя в свою очередь - аналогично с поворотным рычагом 6. При этом ось 13 соединения серьги 12 с поворотным рычагом 6 расположена между осями 14 соединения тарелки 5 с поворотным рычагом 6 и осью 7, при этом отверстие под ось 13 расположено на поворотном рычаге 6 над линией, соединяющей отверстия осей 7 и 14, с противоположной стороны от тарелки 5, а уплотнительное поле 15 седла 4 выполнено по отношению к вертикальной и продольной оси корпуса под углом.

Управляемый поворотный затвор работает следующим образом.

Открытие затвора.

Под действием привода шток 9 поднимается вверх, увлекая за собой через ось 11 серьгу 12 и через ось 13 - поворотный рычаг 6, и через ось 14 - тарелку 5. При упирании заплечиков штока 9 в крышку 8 затвор полностью открыт для прохождения проводимой среды.

Закрытие затвора.

Под действием привода шток 9 опускается вниз, усилие от привода через ось 11, серьгу 12, ось 13 и ось 14 передается на уплотнительные поля 15 тарелки 5 и корпуса 1, затвор закрыт, а при этом оси 11, 13, 14 расположены на одной оси со штоком 9, т.е. на линии действия усилия, передаваемого приводом на затвор, чем обеспечивается максимально возможное передаваемое усилие из-за отсутствия реактивных составляющих в кинематических парах стержневого механизма, звенья которого, серьги 12, рычага 6 и тарелка 5 соединены осями 11, 13 и 14.

Такое положение осей достигнуто благодаря тому, что длина серьги 12, плечи рычага от оси 7 до оси 13 и от оси 7 до оси 14 выбираются вкупе с углом наклона уплотнительных полей 15 седла 5 по отношению к вертикальной и продольной осям корпуса.

Таким образом, благодаря тому, что в совокупности размеры элементов примененного стержневого механизма и угла наклона уплотнительного поля седла затвора выполнены таким образом, что исключают при закрытом затворе возникновение реактивных сил в кинематических парах, чем и обеспечивается минимальная разница между прилагаемым к ручному приводу усилием и усилием, необходимым для герметизации затвора, т.е. достигается максимально возможный коэффициент полезного действия.