КЛИНОВАЯ КОРОТКОХОДНАЯ ЗАДВИЖКА ДЛЯ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ И АГРЕССИВНЫХ СРЕД

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно - к узлам и деталям машин, преимущественно - к задвижкам и шиберным затворам с запорными элементами с клиновидным устройством седловых поверхностей.
Устройство может использоваться в системах охлаждения и очистки атомных реакторов с жидкометаллическим теплоносителем, в химической промышленности и энергетике.
Известна клиновая задвижка, содержащая корпус, имеющий центральное сквозное отверстие с подводящим и отводящим патрубками с привалочными плоскостями выступающими в среднюю часть корпуса, выполненными в виде продолжений указанных патрубков с возможностью обеспечения герметичного прилегания к ним затвора в виде клина установленного в корпусе между привалочными плоскостями (они же седла) с возможностью возвратно-поступательного перемещения в плоскости, перпендикулярной центральному отверстию корпуса посредством прикрепленного к нему одним концом шпинделя, пропущенного через его съемную верхнюю часть, а на другом конце шпинделя закреплен маховик, при этом в корпусе образована демпфирующая полость с уплотнительным элементом (патент РФ №2186277, МПК F16K 3/12, опубл. 27.07.2002 г.).
Данное техническое решение является наиболее близким к полезной модели, поэтому принято за прототип.
Недостатками прототипа являются недостаточная безопасность вследствие невысокой герметичности и ограниченного быстродействия в аварийной ситуации.
Технический результат от использования устройства заключается в повышении безопасности за счет увеличения герметичности и быстродействия в аварийной ситуации путем уменьшения хода затвора.
Ниже приведены общие и частные существенные признаки, характеризующие причинно-следственную связь полезной модели с указанным техническим результатом.
Клиновая короткоходная задвижка для жидкометаллических и агрессивных сред содержит корпус, имеющий центральное сквозное отверстие с подводящим и отводящим патрубками с привалочными плоскостями выступающими в среднюю часть корпуса, выполненными в виде продолжений указанных патрубков с возможностью обеспечения герметичного прилегания к ним затвора в виде клина установленного в корпусе между привалочными плоскостями с возможностью возвратно-поступательного перемещения в плоскости, перпендикулярной центральному отверстию корпуса посредством прикрепленного к нему одним концом шпинделя, пропущенного через его съемную верхнюю часть. На другом конце шпинделя закреплен маховик (может быть отдельный привод). В корпусе образована демпфирующая полость с уплотнительным элементом.
Подводящий и отводящий патрубки имеют форму пустотелых цилиндров, отверстия в обращенных к друг другу торцах которых заужены и имеют срезы, образованные расходящимися вверх привалочными плоскостями с возможностью герметичного контакта указанных срезов с клином затвора. Отверстия в указанных срезах выполнены удлиненными по оси Х-Х, расположенной в горизонтальной осевой плоскости патрубков и - зауженными по оси Z-Z, лежащей в вертикальной осевой плоскости патрубков. Площадь сечения Si отверстия в каждой привалочной плоскости составляет 0,5-1,1 площади поперечного сечения S2 входного отверстия цилиндрической части патрубка. Каждый патрубок герметично закреплен в корпусе сварным швом и установлен на величину заглубления, заданную расположением отбортовки на наружной поверхности патрубка с возможностью обеспечения герметичного прилегания рабочих поверхностей клина к привалочным плоскостям. Уплотнительный элемент демпфирующей полости выполнен, по крайней мере, из одного сильфона, размещенного между двумя телескопически сопряженными стаканами. Нижняя часть соответствующего сильфона герметично прикреплена к внутреннему стакану, а верхняя часть сильфона герметично прикреплена к наружному стакану, прикрепленному к корпусу. Отверстие в привалочной плоскости может быть образовано параллельными линиями сопряженными по торцам с окружностями или имеет эллиптическую форму или может быть выполнено из нижней прямой и верхней криволинейной выпуклой линий, соединенных дугами или может быть
образовано пересекающимися окружностями, оси которых расположены на продольной оси отверстия.
Устройство иллюстрируется чертежами, где: на фиг.1 представлен продольный разрез устройства; на фиг.2 - шток в сборе; на фиг.З - вид I на фиг.1; на фиг.4 - вид II на фиг.1; на фиг.5 - подводящий и отводящий патрубки в корпусе, продольный разрез; на фиг.6 - вид Α-A на фиг.5, продольный разрез; на фиг.7 - вид Б на фиг.6; на фиг.8 - вид В на фиг.6; на фиг.9 - овально-прямолинейная форма отверстия в привалочной плоскости; на фиг.10 - то же, что и на фиг.9, частичный продольный разрез; на фиг. 11 - вариант формы отверстия на фиг.9; фиг. 12 - вариант формы отверстия на фиг.9; фиг. 13 - вариант формы отверстия на фиг.9; фиг. 14 - вариант формы отверстия на фиг.9.
Клиновая короткоходная задвижка содержит корпус 1, имеющий центральное сквозное отверстие с подводящим 2 и отводящим 3 патрубками с привалочными плоскостями, выступающими в среднюю часть корпуса 1, выполненными в виде продолжений указанных патрубков 2 и 3 с возможностью обеспечения герметичного прилегания к ним затвора 4 в виде клина установленного в корпусе между привалочными плоскостями с возможностью возвратно-поступательного перемещения в плоскости, перпендикулярной центральному отверстию в корпусе 1 посредством прикрепленного к нему одним концом шпинделя 5, пропущенного через его съемную верхнюю часть 6.
На другом конце шпинделя 5 закреплен маховик 7.
В корпусе 1 образована демпфирующая полость F с уплотнительным элементом 8.
Подводящий 2 и отводящий 3 патрубки имеют форму пустотелых цилиндров, отверстия в обращенных к друг другу торцах которых заужены и имеют срезы, образованные расходящимися вверх привалочными плоскостями с возможностью герметичного контакта указанных срезов с клином затвора 4.
Отверстия в указанных срезах выполнены удлиненными по оси Х-Х, расположенной в горизонтальной осевой У-У плоскости патрубков 2 и 3 и -зауженными по оси Z-Z, лежащей в вертикальной осевой У-У плоскости патрубков 4.
Площадь сечения Si отверстия в каждой привалочной плоскости составляет 0,5-1,1 площади поперечного сечения S2 входного отверстия цилиндрической части патрубка.
Каждый патрубок 2 и 3 герметично закреплен в корпусе 1 сварным швом и установлен на величину заглубления, заданную расположением отбортовки 9 на наружной поверхности патрубка 2 и 3 с возможностью обеспечения герметичного прилегания рабочих поверхностей клина 4 к привалочным плоскостям.
Уплотнительный элемент 8 демпфирующей полости F выполнен, по крайней мере, из одного сильфона 10, размещенного между двумя телескопически сопряженными стаканами 11 и 12.
При этом, если установлены несколько сильфонов 8, 10, 14, то наружный стакан 11 сильфона 8 является внутренним для следующего сильфона 10, для которого наружным является стакан 12, который является, в свою очередь, внутренним стаканом сильфона 13, для которого наружным является стакан 14.
Нижняя часть соответствующего сильфона, например, 10 герметично прикреплена к внутреннему стакану 11 посредством соединительного кольца 15 (фиг.4).
Верхняя часть каждого сильфона, например, 13 герметично прикреплена к наружному стакану 14 прикрепленному к верхней части корпуса 6 и герметизирована втулкой 16 (фиг.З).
Отверстие в привалочной плоскости может иметь различную форму: может быть образовано параллельными линиями сопряженными по торцам с окружностями (фиг.9, фиг.10); эллиптическую (фиг.11) или в виде прямоугольника со скругленными углами (фиг. 12) или может быть выполнено из нижней прямой и верхней криволинейной выпуклой линий, соединенных дугами (фиг. 13) или может быть образовано пересекающимися окружностями, оси которых расположены на продольной оси отверстия (фиг. 14).
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле полезной модели, включая характеристику назначения. Т.е., совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии полезной модели указано его назначение, оно
может быть изготовлено промышленным способом и использовано для обеспечения безопасности трубопроводных систем.
Техническое решение работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки устройства позволяют получить заданный технический результат - повышение безопасности за счет увеличения герметичности и быстродействия в аварийной ситуации путем уменьшения хода затвора, т.е. являются существенными.
Полезная модель в том виде, как она охарактеризована в каждом из пунктов формулы, может быть осуществлена с помощью средств и методов, описанных в прототипе, ставшим общедоступным до даты приоритета полезной модели. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Устройство реализуется следующим образом.
Задвижка своими патрубками 2 и 3 с внешней стороны вваривается соосно в трубопровод по которому движется рабочая среда. Поток рабочей среды перекрывается клином задвижки в перпендикулярном направлении относительно оси трубопровода.
Сборка задвижки осуществляется следующим образом: в корпус 1 устанавливаются патрубки (они же седла) 2 и 3. Между ними устанавливается клин 4 с возможностью перекрытия магистрального отверстия.
Вращением вокруг оси патрубков 2 и 3 добиваются точной установки угла седла по клину и фиксируется в этом положении вся конструкцию. Затем патрубки 2 и 3 привариваются к корпусу 1.
Далее, после охлаждения конструкция разбирается.
Притирка клина и седла патрубков проводится до сборки и сварки корпуса.
После этого задвижка собирается в полном объеме.
В полностью открытом положении задвижка пропускает через себя поток среды с минимальным гидравлическим сопротивлением.
Согласно техническим требованиям для атомных электростанций коэффициент гидравлического сопротивления задвижек должен быть не более 1, а в заявленном техническом решении он равен 0,47.
Применение патрубков 2 и 3 заявленной формы позволяет значительно сократить ход затвора (клина и связанного с ним шпинделя), а это позволяет:
- уменьшить габариты (высоту) задвижки;
- уменьшить количество телескопических сварных сильфонов;
- за счет смещения центра масс вниз, повысить сейсмостойкость и сейсмопрочность;
- уменьшить массу задвижки;
- значительно уменьшить гидравлическое сопротивление задвижки, что улучшает работу электромагнитных насосов, приводит к быстрому сбросу теплоносителя в аварийных случаях, очень благоприятно влияет в режиме естественной циркуляции при охлаждении ядерного реактора при выключенных насосах.
Использование полезной модели позволяет расширить функциональные возможности вследствие повышения безопасности за счет увеличения герметичности и быстродействия в аварийной ситуации путем уменьшения хода затвора.