ПОВОРОТНЫЙ ЗАТВОР
ROTARY GATE VALVE

Поворотный затвор может применяться для регулировки потока жидкой или газообразной среды, а также светового излучения в таких областях как машиностроение, кораблестроение, ракетостроение.
Известен поворотный затвор (п. RU №39669, опубл. 10.08.2004 г.), включающий либо шаросегментный, либо цельный шаровой пояс и скобы, жестко скрепленные между собой. Скоба запорного органа крепится на валах; верхний вал представляет собой шпиндель, который кинематически связывает с приводом клапана ручным либо электрическим, либо пневматическим, нижний опорный вал представляет нижнюю опору. Обе детали: вал и шпиндель перпендикулярны направлению регулируемого потока и соосны, закреплены в корпусе клапана перпендикулярно образующей цилиндра корпуса. Корпус клапана цельный. Роль седла регулирующего клапана выполняет уплотнительное кольцо в виде полого шарового пояса с шайбой с прокладками, закрепленными к корпусу клапана фиксирующим кольцом и болтами. Герметизацию валов обеспечивают сальники.
Клапан либо шаросегментный, либо шаропоясной работает следующим образом: вращение выходного вала привода через муфту передается на шпиндель клапана и нижнюю опору, закрепленные в скобе запорного органа, при этом весь запорный орган (скоба, соединенная с шаровым сегментом либо с шаровым поясом) разворачивается относительно оси шпинделя. Оси шпинделя и нижней опоры соосны. При развороте запорного элемента изменяется проходное сечение клапана и регулируется поток, проходящий через клапан жидкости или газа.
Недостатками поворотного затвора являются большие габариты выступания шпинделя относительно корпуса.
Прототипом заявляемого поворотного затвора является поворотный затвор (п. RU №153998, опубл. 10.08.2015 г.), содержащий корпус с седлом и запорный элемент, связанный рычагом с полым поворотным валом и торсионом, установленным внутри поворотного вала соосно с ним. Один конец торсиона связан с поворотным валом, противоположный конец торсиона установлен внутри поворотного вала свободно и снабжен радиальными элементами для управляемой фиксации их в корпусе. Радиальные элементы выполнены в виде торцевых кулачков нажимной полумуфты сцепной кулачковой муфты, которая установлена на концевой цапфе торсиона и связана с ней шлицевым соединением. Нажимная полумуфта снабжена рукояткой сцепления, закрепленной в корпусной детали на оси, перпендикулярной осям поворотного вала и торсиона. Вторая полумуфта сцепной кулачковой муфты свободно надета на поворотный вал и жестко закреплена в корпусе с возможностью углового регулирования ее положения. Торцевые кулачки сцепной кулачковой муфты выполнены прямоугольными, между соседними кулачками сцепленных полумуфт предусмотрен регулируемый угловой зазор.
В данной схеме запорный элемент поворачивается на валу, ось которого смещена от оси запорного элемента, т.е. для поворота запорного элемента необходимо наличие свободного пространства за ним, в данном случае сферический выступ на корпусе.
Заявляемое изобретение решает техническую задачу создания поворотного затвора с двумя проходными сечениями при наличии только одного вала и одного привода, что обеспечивает упрощение конструкции затвора и снижение его массы.
Поставленная техническая задача решена в поворотном затворе, включающем корпус с проточной частью, запорный элемент, связанный с поворотным валом. Запорный элемент выполнен из двух концентрично установленных шаровых сегментов, поворотный вал размещен перпендикулярно оси запорного элемента, при этом малый шаровой сегмент жестко связан с поворотным валом, а большой имеет возможность поворота вокруг него. В местах смыкания корпуса с большим шаровым сегментом и большого шарового сегмента с малым выполнены упоры, а на ответных поверхностях выполнены соответствующие пазы. Большой шаровой сегмент имеет возможность поворота вокруг своей оси в одну сторону, а малый шаровой сегмент - в две стороны. Упоры в местах смыкания корпуса с большим шаровым сегментом и большого шарового сегмента с малым имеют поворотную симметрию относительно своей оси.
Для организации смыкания или размыкания оболочек в конструкцию поворотного затвора введены 2 пары Г-образных упоров и соответствующие им пазы: одна пара упоров закреплена на поверхности корпуса противоположно друг другу. Вторая пара упоров закреплена на большом шаровом сегменте в месте стыка с малым шаровым сегментом.
Конструкция Г-образных упоров выбрана из условия обеспечения смыкания и размыкания шаровых сегментов, а установка двух шаровых сегментов на один вал, один из которых свободно вращается на вале, позволяют реализовать два проходных сечения потока среды, используя при этом один привод, что сокращает массу системы и ее габариты.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 которого изображен заявляемый поворотный затвор; на фиг. 2 изображен поворот малого шарового сегмента; на фиг. 3 изображен поворот малого и большого шаровых сегментов.
Поворотный затвор включает корпус 1 с проточной частью и вал 4, на который установлены малый шаровой сегмент 3 и большой шаровой сегмент 2. Малый шаровой сегмент 3 жестко связан с валом 4, а большой шаровой сегмент 2 имеет возможность поворота вокруг вала 4, при этом в конструкции имеются элементы для зацепления - Г-образные упоры 5, позволяющие при повороте вала 4 на 90° в одном направлении поворачиваться малому шаровому сегменту 3, а при повороте вала на 90° в противоположном направлении - малому шаровому сегменту 3 вместе с большим шаровым сегментом 2.
В исходном положении затвор закрыт, т.е. все шаровые сегменты 2, 3 сомкнуты. При повороте вала 4 против часовой стрелки на 90 градусов (см. фиг. 1) вместе с валом 4 поворачивается только малый шаровой сегмент 3 и открывается малое проходное сечение. При повороте вала 4 по часовой стрелке на 90 градусов (относительно исходного положения) поворачиваются вал 4, малый 3 и большой 2 шаровые сегменты и открывается большое проходное сечение.
Зацепление и размыкание сегментов осуществляется за счет двух пар Г-образных упоров 5, расположенных между большим 2 и малым 3 шаровыми сегментами и между большим шаровым сегментом 2 и корпусом 1.