БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ЗАТВОР

Полезная модель относится к области взрывных работ, защиты окружающей среды от взрывного воздействия и разработки технических устройств для локализации продуктов взрыва.
Преимущественная область использования затвора - быстрое перекрытие трубопроводов, соединяющих, например, взрывные испытательные комплексы с внешней средой для исключения попадания продуктов взрыва, либо радиоактивных аэрозолей разрушенного образца во внешнюю среду.
Известен «Быстродействующий затвор», (патент РФ №2023925 C1, МПК F16K 13/02, опубликован 30.11.1994), содержащий кожух, в котором установлены трубопровод с седлом и поворотная дисковая заслонка. Последняя снабжена взрывным приводом и закреплена на трубопроводе при помощи рычагов. На наружной поверхности трубопровода, в зоне седла, установлен заряд взрывчатого вещества (ВВ) с системой инициирования, а на заслонке закреплен накольник, инициирующий детонацию заряда ВВ при соприкосновении заслонки с торцом седла, за счет чего деформируется стенка трубопровода, обжимающая заслонку, обеспечивая при этом герметичность перекрытия.
Недостатком известного затвора является достаточно большое время перекрытия трубопровода заданного диаметра, связанное с применением в конструкции затвора поворотной дисковой заслонки, которая двигается по дуге, не являющейся кратчайшей траекторией (не рациональная траектория), и наличием в затворе нескольких последовательно срабатывающих и взаимодействующих между собой узлов, что, кроме того приводит к усложнению устройства и понижению его надежности.
Решаемой технической задачей является разработка затвора, способного обеспечить надежное герметичное перекрытие трубопровода с высоким быстродействием.
Технические результаты, достигаемые при осуществлении полезной модели, заключаются в повышении быстродействия и упрощении конструкции при обеспечении надежного герметичного перекрытия трубопровода.
Указанные технические результаты достигаются быстродействующим затвором, содержащим корпус, трубопровод, седло и заслонку, снабженную взрывным приводом. Новым является то, что заслонка выполнена в виде клина и установлена с возможностью поступательного перемещения перпендикулярно оси трубопровода, а седло образовано двумя клиновидными пластинами, закрепленными в корпусе и выполненными из менее жесткого материала, чем материал корпуса.
Повышение быстродействия затвора по перекрытию трубопровода достигается за счет сокращения пройденного пути заслонкой, установленной с возможностью поступательного перемещения перпендикулярно оси трубопровода (в отличие от поворота заслонки в прототипе).
Надежность герметичного перекрытия трубопровода обеспечивается применением клиновидной формы в конструкции заслонки и седла, что позволяет образовать значительную площадь контактирующих между собой поверхностей при вхождении заслонки в седло. Кроме того, надежность герметичного перекрытия трубопровода обеспечивается выполнением седла из менее жесткого материала, чем корпус. При этом реализуемые в результате взаимодействий заслонки с седлом и седла с корпусом пластические деформации в седле обеспечивают прочное и надежное соединение контактирующих поверхностей и не допускают отскока заслонки, т.е. образования зазоров.
Упрощение конструкции достигается за счет использования для решения поставленной задачи более простой схемы перекрытия трубопровода с применением несложных в изготовлении деталей.
На фиг. 1 изображена схема быстродействующего затвора в начальном положении. На фиг. 2 изображена схема быстродействующего затвора после срабатывания.
Быстродействующий затвор содержит разъемный стальной корпус 1, присоединенный к нему трубопровод 2, седло 3, заслонку 4 и привод 5, соединенный с заслонкой 4 через стальной цилиндрический толкатель 6.
В корпусе 1 имеются отверстия, соосные с отверстием трубопровода 2. Для обеспечения герметичности в корпусе 1 установлены уплотнительные элементы 7, 8.
Седло 3 образовано двумя клиновидными пластинами, закрепленными в корпусе 1. При этом пластины седла 3 выполнены из материала менее жесткого, чем материал корпуса 1, например, из алюминия.
Заслонка 4 выполнена в виде клина и установлена в корпус 1 с возможностью поступательного перемещения перпендикулярно оси трубопровода 2. Целесообразно для заслонки 4 применять материал не менее жесткий, чем материал седла 3. Длина рабочей поверхности заслонки 4 и седла 3 выбрана из условия надежного и герметичного перекрытия отверстия трубопровода 2 при вхождении заслонки 4 в седло 3.
На наружном торце толкателя 6 закреплен привод 5. Основным элементом привода 5 является заряд ВВ.
Конструкция заявляемого затвора позволяет осуществлять многократную переборку с целью возврата заслонки в начальное положение для последующего применения.
Быстродействующий затвор приводится в действие за счет энергии, выделяющейся при детонации заряда ВВ в приводе 5. Нагружающий импульс Р через толкатель 6 передается заслонке 4, в результате чего заслонка 4 быстро набирает скорость, перемещается между пластинами седла 3 и герметично перекрывает трубопровод 2. За счет клиновидности заслонка 4 внедряется между пластинами седла 3. При этом контактирующие поверхности седла 3 пластически деформируются, а корпус 1, выполненный из более жесткого материала, обеспечивает отсутствие смещения и расхождения пластин седла 3. Заклинивание заслонки 4 в седле 3 препятствует ее отскоку, т.е. обеспечивает надежное герметичное перекрытие трубопровода 2.
На действующем экспериментальном образце быстродействующего затвора показана возможность реализации заявленной полезной модели. При диаметре перекрываемого канала 20 мм и массе заряда ВВ ~15 г время перекрытия составило ~400 мкс. Проведенные взрывные эксперименты с затвором подтвердили достижение заявленных технических результатов, заключающихся в увеличении быстродействия и упрощении конструкции при обеспечении надежного герметичного перекрытия трубопровода.