ЗАТВОР
GATE

Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к устройствам для разобщения каналов, а также для регулирования расхода текущих сред по каналам.
Известен затвор, содержащий корпус с входным и выходным каналами, запорный элемент с приводным механизмом, установленный в корпусе с возможностью разобщения входного и выходного каналов и выполненный в виде цилиндрического тела (см. патент США №6321774, опуб. 27.11.2001).
Недостатками известного затвора являются малый ресурс, особенно при запирании сред, содержащих взвешенные частицы, а также сниженная надежность работы, вследствие возможных задиров уплотняемых поверхностей и даже заклинивания запорного устройства.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение ресурса и надежности работы устройства при сохранении требуемой герметичности, а также снижение механических потерь при перемещении запорного элемента.
Поставленная задача достигается тем, что в затворе, содержащем корпус с входным и выходным каналами, запорный элемент с приводным механизмом, установленный в корпусе с возможностью разобщения входного и выходного каналов и выполненный в виде цилиндрического тела, согласно изобретению, приводной механизм выполнен в виде кривошипного или эксцентрикового механизма, шарнирно связанного с запорным элементом с возможностью сообщения ему как возвратно-поступательного перемещения в направлении продольной оси цилиндрического тела запорного элемента, так и возвратно-вращательного движения вокруг продольной оси цилиндрического тела, при этом плоскость вращения шарнира связи кривошипа с запорным элементом расположена со смещением относительно оси поворота цилиндрического тела, а ось вращения кривошипа или эксцентрика расположена под углом к продольной оси цилиндрического тела.
Поставленная задача достигается также тем, что кривошипный механизм выполнен в виде установленной в корпусе посредством подшипников вращающейся опоры, в которой эксцентрично оси ее вращения установлен сферический шарнир, а также пальца, жестко связанного с запорным элементом и установленного посредством подшипника в отверстии сферического шарнира.
Поставленная задача достигается также тем, что продольная ось цилиндрического тела запорного элемента может быть расположена под углом к направлению движения перекрываемой среды, по меньшей мере, по входному каналу.
Изобретение поясняется при помощи чертежей.
На фиг.1 показан продольный разрез описываемого затвора в положении разобщения входного и выходного каналов;
На фиг.2 - то же, в положении сообщения входного и выходного каналов;
На фиг.3 показан разрез А-А на фиг.1;
На фиг.4 - то же разрез Б-Б на фиг.2;
На фиг.5 показан продольный разрез затвора с запорным элементом, выполненным в виде втулки, в положении разобщения входного и выходного каналов;
На фиг.6 - то же, в положении сообщения входного и выходного каналов;
На фиг.7 показан разрез В-В на фиг.5;
На фиг.8 - то же, разрез Г-Г на фиг.6;
На фиг.9 показан затвор, используемый в качестве шлюзового перегрузчика, в положении сообщения входного канала с внутренней полостью запорного элемента;
На фиг.10 - то же, в положении сообщения внутренней полости запорного элемента с выходным каналом;
На фиг.11-14 показано положение запорного элемента с пальцем в поперечной плоскости через каждые 90 градусов поворота опоры кривошипного механизма, начиная с положения в разрезе Д-Д на фиг.1.
Затвор содержит корпус 1 с входным каналом 2 и выходным каналом 3. В цилиндрической расточке корпуса 1 установлен запорный элемент 4 с возможностью разобщения входного 2 и выходного 3 каналов и выполненный в виде цилиндрического тела. С запорным элементом 4 связан приводной, например, кривошипный механизм, выполненный в виде вращающейся опоры 5, в которой эксцентрично относительно оси 6 вращения опоры 5 установлен сферический шарнир 7. В отверстии сферического шарнира 7 размещен посредством подшипника 8 палец 9, жестко закрепленный с запорным элементом 4. Ось 6 вращения опоры 5, установленной в подшипниках 10 корпуса 1, расположена под углом, например, перпендикулярно, к продольной оси 11 цилиндрического тела запорного элемента 4, а плоскость вращения шарнира 7 смещена относительно указанной оси 11.
Запорный элемент 4 может быть выполнен в виде сплошного цилиндрического тела с перепускным каналом 12, выполненным с возможностью соединения входного 2 и выходного 3 каналов (см. фиг.1-4).
Запорный элемент 4 может быть также выполнен в виде втулки 13 с внутренней полостью 14, а также впускным 15 и выпускным 16 окнами и перегородкой 17. Такое выполнение запорного элемента 4 позволяет использовать затвор в качестве шлюзового перегрузчика (см. фиг.5-10).
На чертежах показана установленная в корпусе 1 сменная гильза 18 с входным 19 и выходным 20 окнами, с внутренней поверхностью которой контактирует запорный элемент 4.
На чертежах также показаны уплотнения 21 (фиг.1), которые могут быть выполнены в виде цельных или разрезных колец.
Продольная ось 11 цилиндрического тела запорного элемента 4 может быть расположена под углом (например, прямым) к направлению движения перекрываемой среды по входному каналу 2.
Описываемый затвор работает следующим образом. Вращение опоры 5 вокруг оси 6 приводит в круговое движение палец 9, установленный в отверстии сферического шарнира 7. В результате запорный элемент 4, с которым жестко связан палец 9, совершает сложное возвратно-поступательное движение вдоль оси 11 и возвратно-вращательное движение вокруг указанной оси 11. В заданных точках положения запорного элемента 4 входной 2 и выходной 3 каналы сообщаются или разобщаются. При достаточно большом угле поворота запорного элемента 4 вокруг оси 11 возможно осуществить коммуникацию каналов как в средних положениях запорного элемента 4, так и в крайних положениях запорного элемента 4.
При использовании описываемого затвора в качестве шлюзового перегрузчика коммуникации располагают таким образом, что в момент соединения внутренней полости 14 запорного элемента 4 с входным каналом 2, выходной канал 3 не имеет связи с полостью 14 за счет перекрытия цилиндрической поверхностью втулки 13 выходных окон 20 гильзы 18 и, соответственно, выходного канала 3. Сообщение внутренней полости 14 с выходным каналом 3 осуществляется после запирания входных окон 19 гильзы 18 втулкой 13.
Сложное движение запорного элемента по криволинейной траектории позволяет избежать задиров уплотняемых поверхностей при попадании между ними твердых частиц. В затворах с прямолинейным или вращательным движением запорных элементов велика вероятность не только задиров поверхностей, нарушающих герметичность запираемой емкости, но и заклинивания запорного элемента. Это происходит из-за того, что твердая частица, создавшая царапину на поверхности, не имеет возможности выйти из образовавшейся выемки, и последующие перемещения запорного элемента «втирают» частицу в поверхность, разрушая и перегревая последнюю. В описываемом затворе сложные замкнутые траектории движения уплотняемых поверхностей способствуют выносу частиц из царапин, а главное - частицы перекатываются между уплотняемыми поверхностями, изменяя свою форму, постепенно приближающуюся к сферической, что приводит к существенному снижению потерь на трение в затворе.
Таким образом, заявленное изобретение позволяет значительно повысить надежность работы затвора, особенно, при запирании среды, содержащей взвеси, а также обеспечить длительный ресурс его работы, что позволяет сэкономить значительные средства в результате безостановочной работы технологического оборудования, в составе которого используется затвор. Кроме того, значительно уменьшаются затраты энергии на привод, при этом используется простейший привод запорного элемента, имеющий широкие возможности регулирования производительности оборудования.