Затвор концевой секторный

Полезная модель относится к затворам для трубопроводов, сосудов и аппаратов, работающих под давлением, и может быть использована в различных отраслях промышленности, в частности в химической и нефтегазовой для обеспечения доступа во внутренние полости указанных объектов без нарушения их целостности при проведении обслуживания, диагностики и ремонта.
Известен быстродействующий затвора (патент РФ №2295081, F16J 13/16, опубл. 10.03.2007), состоящий из корпуса, крышки с механизмом поворота, элементов стопорения крышки, выполненных в виде секторов, входящих в круговую расточку корпуса при перемещении в радиальном направлении, и герметизирующей прокладки. Привод секторов в указанной конструкции осуществляется посредством передачи «винт-гайка» и затем от гайки к секторам - клиновой передачей.
Недостатками данной конструкции являются низкая надежность механизма привода ввиду конструктивной сложности, недостаточный уровень безопасности затвора, сложность в эксплуатации и ремонтопригодности.
Наиболее близким решением, выбранным в качестве прототипа, является затвор концевой секторный (патент РФ №151878, F16J 13/16, опубл. 20.04.2015), который содержит корпус и крышку с уплотняющими поверхностями, уплотняющие элементы для герметизации затвора, секторы, установленные на крышке с возможностью возвратно-поступательного перемещения, установленное на корпусе затвора поворотное устройство, на котором закреплена крышка, кулачковый самоцентрирующийся механизм.
Указанная конструкция затвора не обеспечивает требуемой степени надежности и безопасности. В процессе эксплуатации затвора возможно смещение осей крышки и корпуса, что может привести к затруднениям при закрывании затвора и вероятности возникновения аварийных ситуаций. Беспрепятственный доступ к органу управления затвора и его механизмам может также приводить к аварийным ситуациям и нарушению требований безопасности. Кроме того, в конструкции не учтены особенности характеристик различных транспортируемых сред, снижающих срок службы, что при длительной эксплуатации затвора приводит к потере герметичности.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью, заключается в расширении арсенала средств, обеспечивающих долговечность, удобство в работе, ремонтопригодность затвора концевого секторного при эксплуатации.
Технический результат состоит в повышении надежности и безопасности затвора при эксплуатации.
Указанный результат достигается за счет того, что в затворе концевом секторном, содержащем корпус и крышку с уплотняющими поверхностями, уплотняющий элемент для герметизации затвора, размещенный в проточке крышки, секторы, установленные на крышке с возможностью возвратно-поступательного перемещения и взаимодействующие посредством периферийных кромок с кольцевой проточкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса, при этом поверхность кольцевой проточки и наружные поверхности периферийных кромок секторов выполнены в форме клиновых конгруэнтных поверхностей, установленное на корпусе затвора поворотное устройство, на котором закреплена крышка, кулачковый самоцентрирующийся механизм, закрепленный в геометрическом центре крышки, кулачки которого соединены с секторами, и орган управления, согласно полезной модели, затвор снабжен защитным устройством, крышка выполнена с полостью, в которой расположено защитное устройство, поворотное устройство оснащено механизмом настройки положения крышки по высоте относительно корпуса, при этом кольцевая проточка на внутренней поверхности корпуса выполнена с обеспечением перемещения крышки при размещении периферийных кромок сектора в проточке. Кроме того, защитное устройство выполнено в виде поршня, уплотнителя и пружины, участок уплотняющей поверхности корпуса, соприкасающийся с уплотняющим элементом, и проточка на поверхности крышки выполнены с антикоррозионным и износостойким покрытием, кольцевая проточка корпуса выполнена со сквозными отверстиями, при этом элементы затвора и орган управления размещены в защитном кожухе.
Для обеспечения многоразового открытия и закрытия затвора без заклинивания поворотное устройство оснащено механизмом настройки положения крышки относительно корпуса по высоте, обеспечивая надежную и безопасную работу.
Затвор снабжен защитным устройством, расположенным в выполненной в крышке полости, который при наличии давления в трубопроводе блокирует движение секторов, не позволяя непреднамеренно открыть крышку при воздействии на нее внутренним избыточным давлением. Защитное устройство может быть выполнено, например в виде поршня уплотнителя и пружины.
Кольцевая проточка на внутренней поверхности корпуса выполнена необходимой глубины и под определенным углом для обеспечения перемещения крышки относительно уплотняющей поверхности корпуса при размещении периферийных кромок сектора в проточке до полного открытия крышки и стравливания остаточного давления, что предотвращает непреднамеренное открытие крышки под действием внутреннего избыточного давления и обеспечивает надежность и безопасность затвора.
Уплотняющие поверхности корпуса и крышки в местах соприкосновения с уплотняющим элементом могут быть выполнены с антикоррозионным и износостойким покрытием, снижающим вероятность закисания уплотняющего элемента и повышающим срок службы и надежность работы затвора.
В условиях работ, связанных с использованием затвора в нефтяной и химической промышленности, в кольцевой проточке корпуса затвора могут быть выполнены сквозные отверстия для стравливания остатков продукта, скопившихся после прохождении средств очистки и диагностики. При закрытии затвора излишки продукта выдавливаются в отверстия, обеспечивая полный заход кромок секторов в кольцевую проточку на корпусе и полное прижатие уплотняющих поверхностей. При проведении ремонтных работ (только в отсутствие давления в системе) в случае закисания периферийных кромок секторов в кольцевой проточке корпуса через отверстия возможно произвести аварийное сведение секторов.
Орган управления самоцентрирующимся механизмом расположен вне зоны открытия крышки затвора, обеспечивая безопасность работы оператора в момент возможного самопроизвольного открытия крышки под действием внутреннего давления. Размещение элементов затвора и органа управления в защитном кожухе, оснащенном запорным механизмом, позволяет исключить возможность несанкционированного доступа к ним, а также защитить от влияния неблагоприятных внешних факторов
Полезная модель иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1 схематично показан общий вид затвора в разрезе, на фиг. 2 показан вид А на фиг. 1, на фиг. 3 показан вид Б на фиг. 1 и на фиг. 4 показан вид В на фиг. 1.
Затвор содержит корпус 1, выполненный с кольцевой проточкой 2, крышку 3, сектора 4, проточку 5 в крышке, уплотняющий элемент 6, кулачковый самоцентрирующийся механизм 7, орган управления 8 самоцентрирующимся механизмом, поворотное устройство 9, механизм настройки положения крышки по высоте 10, полость 11 в крышке, защитное устройство 12. Защитное устройство может быть выполнено, например, в виде поршня 13, уплотнителя 14 и пружины 15, в кольцевой проточке 2 могут быть выполнены сквозные отверстия 16, затвор может быть снабжен защитным кожухом 17.
Корпус 1 выполнен с кольцевой проточкой 2, затвор снабжен крышкой 3, прижимаемой к корпусу 1 посредством секторов 4. Герметичность соединения крышки 3 с корпусом 1 обеспечивается расположенным в выполненной в крышке проточке 5 уплотняющим элементом 6. Привод секторов осуществляется кулачковым самоцентрирующимся механизмом 7, жестко закрепленным в геометрическом центре крышки 3. Орган управления 8 самоцентрирующимся механизмом расположен вне зоны движения крышки, открытие которой осуществляется поворотным устройством 9, закрепленным на корпусе 1. Поворотное устройство 9 оснащено механизмом настройки положения крышки по высоте 10. Для исключения сведения секторов 4 при наличии давления в рабочей полости затвора в крышке 3 выполнена полость 11, в которой расположено защитное устройство 12, выполненное, в частности, в виде поршня 13, уплотнителя 14 и пружины 15. В кольцевой проточке 2 могут быть выполнены сквозные отверстия 16 для обеспечения удаления остатков среды из проточки при повторном закрытии затвора и для аварийного сведения секторов 4 в случае их закисания в проточке. Для исключения несанкционированного доступа к элементам затвора и органу управления предусмотрен защитный кожух 17.
Затвор работает следующим образом. Крышка 3 посредством поворотного устройства 9 перекрывает полость корпуса 1. Затем при помощи кулачкового самоцентрирующегося механизма 7 осуществляется перевод периферийных кромок секторов 4 в зацепление с кольцевой проточкой 2 корпуса 1. При этом выполнение кольцевой проточки 2 необходимой глубиной и под определенным углом обеспечивает перемещение крышки 3 относительно уплотняющей поверхности корпуса и плотное прижатие крышки к корпусу, происходит сдавливание уплотняющего элемента 6 и обеспечение герметичности. Под действием давления среды внутри затвора поршень 13 защитного устройства входит в отверстие в секторе, фиксируя его в закрытом положении, после стравливания давления пружина 15 возвращает поршень в исходное положение, освобождая сектор. Выполнение участка уплотняющей поверхности корпуса, соприкасающегося с уплотняющим элементом 6, и проточки 5 на поверхности крышки с антикоррозионным и износостойким покрытием снижает агрессивное воздействие рабочей среды и повышает надежность работы затвора. При открытии затвора остатки рабочей среды, попадая в кольцевую проточку 2, скапливаются в ней, их удаление облегчается за счет сквозных отверстий 16, которые могут быть выполнены в кольцевой проточке. При этом осуществляется беспрепятственное перемещение секторов 4 в кольцевой проточке и повышается надежность работы затвора. Использование защитного кожуха 17, выполненного с запорным механизмом, предотвращает несанкционированный доступ к элементам затвора и органу управления 8, а также защищает их от воздействия неблагоприятных внешних факторов, например погодных условий.
Затвор концевой секторный был опробован при проведении испытаний на трубопроводе номинальным диаметром 500 мм при рабочем давлении внутренней среды 11,8 МПа. В процессе испытания течи и образования капель не наблюдалось, все элементы затвора работали в штатном режиме, отказа оборудования не происходило. После сброса давления защитное устройство разблокировало движение секторов на открытие. При разгерметизации и открытии затвора перемещение крышки не создавало травмоопасной ситуации дл оператора.
Использование предлагаемого затвора позволяет повысить надежность затвора и обеспечить высокий уровень безопасности при эксплуатации. Конструктивное выполнение затвора также обеспечивает долговечность, ремонтопригодность и удобство при эксплуатации затвора.