ЗАТВОР ДЛЯ ГЕРМЕТИЧНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ ПОЛОСТИ СОСУДА
GATE FOR LEAK-FREE SHUTOFF OF VESSEL CAVITY

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в качестве затвора для герметичного перекрытия полости сосуда, а также обеспечения продувки полости сосуда и создания в ней требуемого давления газовой среды с помощью дополнительных устройств, устанавливаемых на затвор или сосуд.
Широко известны затворы, предназначенные для регулировки величины потока газа или жидкости или же для полного перекрытия этого потока (В.И. Анурьев, «Справочник конструктора машиностроителя», том 3, М., «Машиностроение», 1978, с.319…335; А. Рот, «Вакуумные уплотнения», М., «Энергия», 1971, с.343…395).
Каждый затвор содержит перекрывающую систему, привод и устройство для его уплотнения. Различное сочетание узлов затворов обуславливает разнообразие их конструкций и конструктивных вариантов.
Например, известен запорный затвор (Рот А., «Вакуумные уплотнения», М., «Энергия», 1971, с.381, 382), состоящий из съемного привода и перекрывающей системы.
Привод состоит из корпуса, имеющего коммутационные каналы, подвижного штока, установленного в отверстие корпуса, и элементов уплотнения штока по отверстию корпуса.
Перекрывающая система состоит из следующих составных частей:
- корпуса, выполненного в виде цилиндра с фланцем. Корпус имеет внутреннюю резьбу и внутренний опорный фланец с отверстием;
- запорного узла, имеющего втулку с отверстием под шток привода, ввернутую в корпус, диск, шарнирно соединенный с втулкой, и уплотнительный элемент, установленный в кольцевой проточке на торцовой поверхности диска.
Перекрывающая система устанавливается на сосуд, и к ней подсоединяется привод, имеющий коммутационные каналы. Вворачивая с помощью штока привода втулку в корпус, производят герметичное перекрытие диском с торцовым уплотнительным элементом отверстия во внутреннем фланце корпуса.
После того как сосуд перекрыт, привод с затвора может быть убран.
Открытие сосуда производят в обратной последовательности, при этом коммутационные каналы привода могут быть использованы для продувки полости сосуда и изменения давления внутри сосуда.
Этот затвор принимается за прототип, как наиболее близкий по технической сущности к заявляемому техническому решению.
Недостатками данного затвора являются:
- недостаточная надежность устройства перекрытия, так как имеется только один контур, обеспечивающий герметичность - диск с уплотнительным элементом по торцовой поверхности;
- при закрытии затвора, когда уплотнительный элемент, установленный на диске, касается поверхности внутреннего фланца корпуса, возможен поворот диска, что может привести к повышенному износу уплотнительного элемента или его повреждению.
Решаемой задачей является создание затвора, обеспечивающего надежное герметичное перекрытие канала сосуда, а также возможность продувки полости сосуда и создания в ней требуемого давления газовой среды с помощью дополнительных устройств, устанавливаемых на затвор или сосуд.
Поставленная задача решается тем, что в затворе для герметичного перекрытия полости сосуда, содержащем корпус с установленным в нем запорным узлом, корпус выполнен в виде цилиндра с фланцем, имеющим крепежные отверстия, на наружной посадочной цилиндрической поверхности корпуса имеются кольцевые канавки, в которых размещены уплотнительные элементы, по оси корпуса выполнено ступенчатое отверстие, имеющее посадочные поверхности, резьбовую поверхность и поверхность с продольной канавкой под шпонку, запорный узел представляет собой втулку, выполненную в виде стакана с хвостовиком и фланцем, в котором имеются сквозные продольные канавки и шпонка, установленная в пазу фланца, на наружной цилиндрической поверхности втулки имеются пазы, выходящие на торцовую поверхность, и кольцевые канавки, в которых установлены уплотнительные элементы, на наружной цилиндрической поверхности хвостовика имеется отверстие под штифт, по оси втулки выполнено глухое резьбовое отверстие, в которое ввернут винт, имеющий буртик и пересекающиеся продольное и поперечное отверстия, со стороны резьбового конца винта установлены перфорированные шайбы, а со стороны его головки установлена перфорированная вставка, закрепленная в корпусе с помощью штифта и гаек, на хвостовике втулки шарнирно на штифте установлен шток, на цилиндрической поверхности которого имеются пазы, выходящие на торцовую поверхность, и кольцевые канавки, в которых установлены уплотнительные элементы.
В варианте исполнения затвор снабжен приводом.
Винт имеет головку под привод.
Выполнение корпуса в виде цилиндра с фланцем, имеющим крепежные отверстия, наличие на наружной посадочной цилиндрической поверхности корпуса кольцевых канавок, в которых размещены уплотнительные элементы, позволяет герметично установить затвор на присоединительное место сосуда.
Выполнение по оси корпуса ступенчатого отверстия, имеющего посадочные поверхности, резьбовую поверхность и поверхность с продольной канавкой под шпонку, позволяет разместить внутри корпуса запорный узел, при этом:
а) исполнение втулки в виде стакана с хвостовиком и фланцем, в пазу которого установлена шпонка, исключает поворот втулки в корпусе при ее продольном перемещении;
б) наличие на наружной цилиндрической поверхности втулки кольцевых канавок, в которых установлены уплотнительные элементы, позволяет при закрытии затвора герметично перекрыть отверстие в днище корпуса;
в) исполнение втулки с глухим резьбовым отверстием, в которое ввернут винт, имеющий буртик, установка на винт со стороны резьбового конца перфорированной шайбы, а со стороны головки винта перфорированной вставки, закрепленной в корпусе штифтом и гайками, позволяет при вращении винта производить продольное перемещение втулки из одного крайнего положения в другое. Наличие на втулке пазов, выходящих на торцовую поверхность и продольных канавок, а также выполнение шайбы и вставки перфорированными позволяет при открытии затвора сообщаться полостям, расположенным по обе стороны запорного узла;
г) установка штока шарнирно на хвостовик втулки и закрепление его штифтом позволяет обеспечить сопряжение по посадочным поверхностям при установке затвора, при этом шток с уплотнительными элементами образует с сопрягаемой посадочной поверхностью второй контур герметизации системы: сосуд-затвор. Наличие пазов на цилиндрической поверхности штока, выходящих на торцовую поверхность, позволяет при открытии затвора не выходить полностью штоку из посадочного отверстия сосуда.
На фиг.1 показан общий вид затвора в разрезе.
Затвор состоит из следующих составных частей:
- корпуса 1 с уплотнительными элементами 2. Корпус имеет продольную канавку «k»;
- запорного узла 3, включающего:
а) втулку 4 со шпонкой 5 и уплотнительными элементами 6. Втулка 4 имеет сквозные продольные канавки «d» и пазы «m»;
б) винт 7;
в) шайбу 8;
г) вставку 9;
д) штифт 10;
е) гайки 11;
ж) шток 12 с уплотнительными элементами 13;
з) штифт 14.
Затвор работает следующим образом.
Затвор устанавливают в отверстие на сосуде по двум сопрягаемым поверхностям: по наружной цилиндрической поверхности корпуса 1, имеющей уплотнительные элементы 2, и по наружной цилиндрической поверхности штока 12, имеющей уплотнительные элементы 13. Сопряжение по посадочным поверхностям обеспечивается за счет шарнирного соединения штока 12 с втулкой 4 при помощи штифта 14. Затвор закрепляют на сосуде через отверстия во фланце корпуса 1 с помощью крепежных элементов, например, болтов с шайбами. В этом положении можно производить закрытие или открытие канала сосуда.
На фиг.1 устройство перекрытия показано в закрытом положении, при этом герметизация сосуда произведена по двухконтурной схеме. Первый контур герметизации - шток 12 с уплотнительными элементами 13, второй контур герметизации - втулка 4 с уплотнительными элементами 6. Для открытия канала сосуда ключом, устанавливаемым на головку винта 7, вращают на ввинчивание во втулку 4 винт 7, при этом винт 7 за счет имеющегося буртика, расположенного между шайбой 8 и вставкой 9, застопоренной штифтом 10 и гайками 11, не может перемещаться вдоль оси затвора. Вращение винта 7 приводит к продольному перемещению втулки 4, при этом наличие шпонки 5, установленной в пазу втулки 4 и взаимодействующей с продольной канавкой «k» корпуса 1, не позволяет вращаться втулке 4, а наличие пересекающихся продольного и поперечного отверстий по оси винта 7 обеспечивает сообщение полости между втулкой 4 и винтом 7 с внешней средой. Продольное перемещение втулки 4 происходит до упора ее торцовой поверхности в шайбу 8. В открытом положении соединение полости сосуда с наружной средой, окружающей сосуд, происходит через пазы «n» штока 12, пазы «m» и канавки «d» втулки 4, отверстий в шайбе 8 и вставке 9.
Закрытие затвора производят вращением винта 7 в противоположном направлении до упора торца втулки 4 в корпус 1.
Для продувки полости сосуда и создания в ней требуемого давления газовой среды на затвор устанавливают герметично по внутренней посадочной поверхности корпуса 1 дополнительное устройство - привод (на фиг. не показан), имеющий коммутационные каналы. Привод закрепляют с помощью крепежных элементов, например, болтов или шпилек с гайками, вворачиваемых во фланец корпуса 1. Открытие или закрытие затвора производят с помощью привода, вращающий элемент которого соединен с головкой винта 7. После выполнения работ по заполнению полости сосуда газовой средой и перекрытия канала сосуда привод снимается с затвора. На сосуде могут быть предусмотрены присоединительные места для привода, который непосредственно устанавливают на сосуд, при этом привод работает совместно с затвором.
Был изготовлен опытный образец затвора для транспортного упаковочного комплекта, предназначенного для перевозки отработавших тепловыделяющих сборок атомных электростанций.
Лабораторные испытания подтвердили высокую надежность работы затвора.