Результат интеллектуальной деятельности: ЗАТВОР ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к затворам с поворотными дисками.

Известен обратный затвор, защищенный патентом DE 3129396, МПК F 16 K 15/03, опубл. 10.02.83 и содержащий цилиндрический корпус с проточной частью, в которой на оси установлен поворотный диск. В корпусе затвора установлено неметаллическое (резиновое) уплотнительное кольцо, с которым контактирует коническая металлическая кромка диска.

Недостатком аналога является залипание резины при длительном контакте с металлом в условиях повышенных температур и защемление диска из-за неравномерности теплового расширения резины и металла. Эти явления приводят к росту необходимого для открытия затвора поворотного усилия (крутящего момента).

Известен обратный затвор, защищенный патентом US 3945398, МПК F 16 K 15/02, опубл.23.03.76 и содержащий цилиндрический корпус с проточной частью, в которой на осях, смещенных относительно оси проточной части, установлен поворотный диск. Уплотнение в затворе осуществляется взаимно прилегающими коническими металлическими поверхностями корпуса и диска.

Затвор-аналог при работе на загрязненных средах не обеспечивает надежной герметичности и склонен к заклиниванию.

Прототипом заявляемого затвора трубопроводной арматуры является обратный затвор, защищенный патентом GB 498169, МПК F 16 K 15/03, приор.03.09.37.

Затвор-прототип содержит корпус с седлом, вал и поворотный диск, соединенный с валом при помощи рычага. Рычаг снабжен амортизатором и поверхностями для прилегания к поворотному диску.

При больших размерах перекрываемого трубопровода габариты и вес затвора-прототипа очень велики, так же как и динамические нагрузки на диск от воздействия обратного потока среды.

Заявляемое изобретение решает задачу создания компактного затвора трубопроводной арматуры с поворотным запорным диском, плотно прилегающим к седлу при небольших динамических нагрузках в момент закрытия.

Заявляемый затвор трубопроводной арматуры содержит корпус с седлом, вал и поворотный диск, закрепленный на валу при помощи рычага, снабженного поверхностями для прилегания к поворотному диску и амортизатором. Технический эффект достигается за счет выполнения рычага сборным, по меньшей мере, из одной пары двуплечих рычагов-коромысел, один из которых жестко закреплен на поворотном валу и соединен упруго-подвижно с поворотным диском, а второй соединен осью с поворотным диском. Плечо первого рычага-коромысла соединено осью с плечом второго рычага-коромысла, их взаимное угловое смещение ограничено в одном направлении жесткими упорами, а в другом - амортизатором, при этом амортизатор установлен на одном рычаге-коромысле, содержит упругий элемент и стержень регулируемой длины, который снабжен пятой для упора во второй рычаг-коромысло. При использовании заявляемого затвора в отсечном затворе вал поворотного диска соединен с приводом, например, электромагнитным.

Заявляемое изобретение поясняется чертежом, на фиг.1 которого изображен заявляемый затвор трубопроводной арматуры (обратный затвор) в закрытом положении, на фиг.2 - узел (фрагмент) рычага, на фиг.3 - обратный затвор в начале открытия, на фиг.4 - обратный затвор в открытом положении, на фиг.5 - обратный затвор в открытом положении при установке на вертикальном трубопроводе, на фиг.6 - затвор трубопроводной арматуры (отсечной затвор) с электромагнитным приводом в открытом положении.

Затвор трубопроводной арматуры содержит корпус 1 с седлом 2, вал 3 и поворотный диск 4, соединенный с валом при помощи сборного рычага, состоящего, по меньшей мере, из одной пары двуплечих рычагов-коромысел 5 и 6. Двуплечий рычаг-коромысло 5 имеет плечи 7 и 8, закреплен с помощью шпонки 9 на поворотном валу 3 и соединен пружиной 10 с поворотным диском 4. Двуплечий рычаг-коромысло 6 имеет плечи 11 и 12 и соединен осью 13 с поворотным диском 4. Плечо 7 рычага-коромысла 5 соединено осью 14 с плечом 11 рычага-коромысла 6. На рычаге-коромысле 5 выполнены опорные поверхности 15 и 16, на рычаге-коромысле 6 выполнены опорные поверхности 17 и 18, ограничивающие взаимное угловое смещение рычагов-коромысел 5 и 6 в обоих направлениях. Между опорными поверхностями 15 и 17 рычагов-коромысел 5 и 6 установлен амортизатор 19, положение и усилие которого регулируют опорой 20, фиксируемой на одном из рычагов-коромысел, например 5 или 6. Амортизатор содержит, по меньшей мере, один упругий элемент 21 и стержень 22, снабженный пятой 23 для упора в другой рычаг-коромысло. Стержень 22 снабжен резьбовым хвостовиком 24, который фиксируют гайкой 25, регулируя длину стержня и, соответственно, упругое усилие амортизатора 19. На рычаге-коромысле 5 выполнена опорная поверхность 26 для прилегания к поворотному диску 4, на рычаге-коромысле 6 выполнена аналогичная поверхность 27. Центр тяжести поворотного диска 4 в закрытом положении затвора смещен относительно оси корпуса за счет утолщения 28 на диске и за счет закрепленного на валу 3 рычага 29 с грузом 30.

При большом диаметре трубопровода возможна компоновка сборного рычага из двух параллельных пар двуплечих рычагов-коромысел 5 (с пружиной 10) и 6, соединенных, соответственно, с валом 3, диском 4 и попарно друг с другом поперечинами 31 и 32.

При использовании затвора в отсечном затворе вал 3 соединен с электромагнитным приводом 33, содержащим электромагнит 34 и электропривод 35.

Заявляемый затвор трубопроводной арматуры при использовании в обратном затворе работает следующим образом.

Из закрытого положения, под действием давления среды, диск 4 поворачивает рычаг-коромысло 5 с валом 3 и вместе с ними поворачивается сам и отходит от седла 2. При этом он прижимается к рычагу-коромыслу 5 под действием собственного веса и пружины 10, которая сжимается. Одновременно с диском 4 поворачивается закрепленный на валу 3 рычаг 29 с грузом 30. В момент полного открытия поворотный диск 4 оказывает минимальное сопротивление потоку, при этом пружина 10 прижимает диск 4 к опорной поверхности 26 рычага-коромысла 5 и препятствует возникновению колебаний диска в потоке среды.

При уменьшении или исчезновении прямого потока диск 4 закрывается под действием собственного веса и веса груза 30 и проходит нижней кромкой над седлом 2. Затем, с момента контакта верхней точки диска 4 с седлом 2, происходит поворот диска относительно этой точки и относительно оси 14 со сжатием упругого элемента 21 амортизатора 19 и растяжением пружины 10. При этом энергия удара диска 4 о седло 2 гасится. В зависимости от скорости обратного потока и плотности рабочей среды можно регулировать величину установочного усилия упругого элемента 21 и, соответственно, силу удара диска 4 о седло 2 корпуса 1 при закрытии затвора вращением опоры 20 или гайки 24 и изменением максимально-возможного угла поворота рычагов-коромысел 5 и 6 друг относительно друга около оси 14.

На конечном участке траектории движения упругий элемент 21 разжимается, рычаг-коромысло 6 упирается своей опорной поверхностью 18 в ответную поверхность 16 рычага-коромысла 5, а диск 4, создав наибольшее растяжение пружины 10, прижимается к седлу 2 по всему периметру уплотнительной поверхности, обеспечивая перекрытие трубопровода.

При установке обратного затвора на вертикальном или наклонном трубопроводе производится переустановка рычага 29 с грузом 30.

Заявляемый затвор трубопроводной арматуры при использовании в отсечном затворе работает от электромагнитного привода 33. Принудительное открытие диска 4 отсечного затвора производится при включении электромагнита 34 и электропривода 35. В открытом положении диск 4 удерживается электромагнитом 34. При отключении электромагнита 34 диск 4 под тяжестью собственного веса, а также под действием потока среды и груза 30 закрывается. Закрытие диска 4 отсечного затвора происходит аналогично закрытию диска обратного затвора.