ЗАТВОР КОНЦЕВОЙ СЕКТОРНЫЙ

Заявляемое техническое решение относится к затворам для трубопроводов, сосудов и аппаратов, работающих под давлением, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности, в нефтегазовой промышленности для обеспечения доступа во внутренние полости указанных объектов без нарушения их целостности при проведении ремонтных и регламентных работ по обслуживанию и диагностике; например, для ввода в камеры запуска и приема поточных средств дефектоскопии трубопроводов, различных обслуживающих устройств.
Известно, что в различных отраслях промышленности работающие под давлением магистральные, промысловые и технологические нефтегазопроводы, трубопроводы пара и горячей воды нуждаются в регулярных регламентных работах по диагностике и обслуживанию, например, для удаления различных отложений со стенок внутренних полостей. Для этих целей камеры приема-запуска трубопроводов, а также люки-лазы различного оборудования в пищевой и химической промышленности (сепараторы, автоклавы, барокамеры и др.) оснащаются концевыми затворами, которые обеспечивают надежную и безопасную герметизацию трубопроводов и сосудов с последующей разгерметизацией при возникшей необходимости. К устройствам концевых затворов в настоящее время предъявляются возросшие требования к быстродействию, а также простоте и надежности концевых затворов.
Известен затвор концевой секторный, содержащий фланец, патрубок и вогнутую внутрь патрубка крышку с элементами уплотнения, секторы для стопорения крышки, блокирующее устройство секторов, привод секторов в виде винтовой пары винт-гайка, поворотное устройство крышки [1]. Блокирующее устройство секторов выполнено в виде рычага с механизмом управления его движением. Поворотное устройство крышки выполнено в форме шарнира, на корпусе которого смонтирован редуктор для снижения усилия при ручном открывании (закрывании) крышки затвора.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является концевой секторный затвор [2], который предназначен для использования в камерах запуска и приема, фильтрах-грязеуловителях, люках-лазах трубопроводов, в люках-лазах нефтеперерабатывающего, нефтехимического и нефтегазового оборудования, а также на концевых (тупиковых) участках трубопроводов с целью обеспечения доступа во внутренние полости.
Указанный затвор состоит из корпуса, крышки и секторов. Крышка состоит из заслонки и приваренного к ней эллиптического днища. Корпус выполнен в виде фланца и приваренной к фланцу обечайки. В центре крышки на сферическом подшипнике шарнирно установлен винт с надетой на него гайкой. Для равномерного прижима заслонки крышки к фланцу корпуса затвор снабжен секторами. Секторы соединены с гайкой при помощи наклонных контактных поверхностей Т-образной формы. Поджатие крышки к фланцу осуществляется за счет клиновых контактных поверхностей кольцевого паза фланца и секторов при движении секторов от оси затвора. Движение секторов осуществляется при помощи соединения «винт-гайка» и наклонных контактных поверхностей Т-образной формы соединения «гайка-сектор». Гайка фиксируется от поворота вокруг оси неподвижными направляющими, что обеспечивает движение гайки вдоль оси винта при вращении последнего. На винте установлен штурвал либо привод со штурвалом, состоящий из червячного редуктора с вилочным захватом.
Посредством штурвала осуществляют поворот винта вокруг оси, вдоль которой перемещается подвижная гайка. Поверхности наклонных пазов гайки раздвигают секторы, их клиновые поверхности, попадая в кольцевой паз фланца, поджимают заслонку крышки к уплотнительной поверхности фланца. Герметизация затвора осуществляется с помощью прокладки, установленной по внутреннему диаметру, и уплотнительного кольца, установленного по наружному диаметру. Для удобства обслуживания затвор снабжен поворотным устройством для перемещения крышки от корпуса затвора на угол 180° относительно фланцевой поверхности крышки. Для обеспечения безопасности работы в конструкции затвора предусмотрено предохранительное устройство, которое предотвращает самопроизвольное открытие секторов при наличии давления во внутренней полости корпуса затвора.
Общим недостатком известных технических решений является недостаточная безопасность оператора в процессе открывания затвора, поскольку во время открывания затвора оператор находится в опасной фронтальной зоне. Кроме того, затвор по ТУ 3683-023-12693592 по конструкции и технологии изготовления является достаточно сложным и, кроме того, требует тщательного ухода за многочисленными клиновыми, винтовыми поверхностями, а также наличия кожуха, защищающего эти поверхности от грязи; в процессе закрывания (открывания) затвора возможны перекосы и заклинивания секторов. Обобщая, можно сказать, что известный концевой секторный затвор является сложным по конструкции и ненадежным устройством с низким уровнем безопасности в целом.
Решаемая техническая задача состоит в упрощении конструкции затвора, повышения его надежности и безопасности за счет уменьшения количества деталей и узлов, требующих сложной технологической обработки и постоянной защиты от неблагоприятных условий эксплуатации, а также за счет смещения местоположения оператора в безопасную зону при открывании затвора.
Технический результат достигается тем, что в затворе концевом секторном, содержащем корпус и крышку с уплотняющими поверхностями, уплотняющие элементы для герметизации затвора, секторы, установленные на крышке с возможностью возвратно-поступательного перемещения и взаимодействующие посредством периферийных кромок с кольцевой проточкой, выполненной на внутренней поверхности крышки, установленное на корпусе затвора поворотное устройство, на котором закреплена крышка, согласно полезной модели затвор снабжен кулачковым самоцентрирующим механизмом, закрепленным в геометрическом центре крышки, кулачки самоцентрирующего механизма соединены с секторами, внутренняя поверхность кольцевой расточки крышки и наружные поверхности периферийных кромок секторов выполнены в форме клиновых конгруэнтных поверхностей.
Кроме того, в качестве кулачкового самоцентрирующего механизма применен кулачковый токарный патрон.
Заявляемое устройство поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид устройства, разрез. На фиг. 2 - общий вид устройства сверху.
Затвор концевой секторный содержит корпус 1 с уплотняющей поверхностью 2. На уплотняющей поверхности 2 корпуса 1 выполнены кольцевые проточки, в которых установлены уплотнительные элементы - прокладка 3 и кольцо уплотнительное 4. Крышка 5 затвора выполнена также с уплотняющей поверхностью, которая обеспечивает равномерную нагрузку на прокладку 3 и кольцо уплотнительное 4, размещенные на уплотняющей поверхности 2 корпуса 1. Для удобства эксплуатации крышка 5 затвора закреплена на поворотном устройстве 6, установленном на корпусе 1 посредством шарнирного механизма (условно не показано). На наружной поверхности крышки 5 установлены секторы 7 с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения посредством пазов 8 и закрепленных на крышке направляющих элементов 9, выполненных, например, из стандартных резьбовых деталей (шпилька, втулка, гайка). На внутренней поверхности корпуса 1 выполнена кольцевая проточка 10, в которую входят периферийные кромки 11 секторов 7 при их радиальном перемещении в сторону внутренней поверхности корпуса 1. Поверхности взаимодействия периферийных кромок секторов 7 и кольцевой проточки 10 выполнены в форме клиновых конгруэнтных поверхностей с радиальным запасом хода секторов 7 вглубь кольцевой проточки 10. По центру крышки 5 установлен посредством оси 12 кулачковый самоцентрирующий механизм 13, например, трехкулачковый токарный патрон. Кулачки 14 кулачкового самоцентрирующего механизма 13 соединены с секторами 7 посредством пазов 15. Конструкция кулачкового самоцентрирующего механизма 13, в частности, трехкулачкового токарного патрона, широко известна и не требует дополнительных пояснений. Кулачки 14 самоцентрирующего механизма 13 имеют способность к возвратно-поступательному движению в радиальном направлении при ручном или механизированном управлении механизмом 13.
Затвор концевой секторный работает следующим образом.
Для закрывания затвора посредством поворотного устройства 6 осуществляют перемещение крышки 5 в полость корпуса 1 до уплотняющих поверхностей крышки 5 и корпуса 1. Для осуществления герметизации затвора производят за счет самоцентрирующего механизма 13 радиальное перемещение секторов 7 от центра крышки в сторону кольцевой проточки 10 на корпусе 1, применяя для этого ручной ключ или механизированный привод (условно не показано), обеспечивающие перемещение кулачков в самоцентрирующем механизме 13. При взаимодействии клиновых поверхностей кольцевой проточки 10 и периферийных кромок секторов 7 осуществляется поджатие фланца крышки 5 и создание упругих деформаций в прокладке 3 и уплотнительном кольце 4, обеспечивающих совместно с уплотняющими поверхностями герметичность затвора. Общеизвестно, что ось гнезда для ручного ключа или механизированного привода кулачкового самоцентрирующего механизма расположена перпендикулярно оси 12 механизма 13. Поэтому оператор при закрывании (открывании) крышки затвора будет находится в стороне от фронтальной поверхности затвора, т.е. он будет находится в безопасной зоне. Открывание затвора производится в обратном порядке после уменьшения (стравливания) давления до безопасных величин в оборудовании, на котором установлен описываемый затвор.
Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет упростить конструкцию концевого секторного затвора, повысить его надежность и безопасность в работе. Изготовление концевого секторного затвора не требует длительного производственно-технологического цикла и специального оборудования, кроме того, в нем могут быть использованы унифицированные и стандартные узлы и детали, в частности, токарный трехкулачковый патрон.
Библиография
1. Патент РФ №2339860 C1, 27.11.2008.
2. Концевой секторный затвор ТУ 3683-023-12693592.