ЗАТВОР КОНЦЕВОЙ БАЙОНЕТНЫЙ С КОНТАКТНЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ КОРПУСА И КРЫШКИ, ВЫПОЛНЕННЫМИ ПО МНОГОЗАХОДНОЙ СПИРАЛИ

Полезная модель относится к затворам для сосудов, аппаратов и концевых участков трубопроводов, работающих под высоким давлением, и может быть использована в различных отраслях промышленности, в частности в химической и нефтегазовой, для обеспечения доступа во внутренние полости объектов без нарушения их целостности при проведении обслуживания, диагностики и ремонта.
Известен затвор концевой байонетный, который включает составной полый корпус из неподвижной и вращающейся частей, соединенных многозаходной прямоугольной резьбой, крышку, закрепленную на откидном рычаге и имеющую возможность поворачиваться на оси подшипникового узла, перпендикулярной плоскости крышки, а также возможность откидываться вместе с указанным рычагом посредством подшипникового узла на кронштейне, установленном на корпусе, запорное устройство, выполненное в виде байонетного соединения. На крышке выполнены выступы, охватываемые выполненными на вращающейся части корпуса пазами. На крышке затвора закреплен зубчатый сектор, разделенный упором на два участка, взаимодействующих с ключом-шестерней, устанавливаемым последовательно на пальцах, расположенных на вращающейся части корпуса, с обеспечением предварительного и полного взаимного поворота крышки и вращающейся части корпуса. В конце участка предварительного поворота крышка имеет возможность осевого перемещения на высоту уступов, выполненных на выступах крышки. Величина шага и количество заходов резьбы подобраны таким образом, что при закрытии байонетного соединения, когда выступ вращающейся части корпуса полностью перекрывает выступ крышки, происходит осевое перемещение вращающейся части корпуса, достаточное для обжатия уплотнителя, расположенного в канавке на уплотнительной поверхности неподвижной корневой части корпуса и достижения герметичного соединения неподвижной корневой части корпуса и крышки (по патенту RU2621127, кл. F16J 13/16, опубл. 31.05.2017).
Недостатком данного решения является сложность конструкции связанная с выполнением корпуса из двух частей, соединенных подвижно многозаходной прямоугольной резьбой.
Известен затвор концевой байонетный, который включает полый корпус, смонтированную на нем поворотную крышку, уплотнитель, расположенный между корпусом и крышкой. Затвор между уплотнителем и крышкой снабжен расклинивающим устройством, выполненным в виде двух соосных колец, контактирующих между собой через клинообразные зубья. Одно из колец неподвижно закреплено на крышке, а второе кольцо, непосредственно контактирующее с уплотнителем, зафиксировано в корпусе от проворота относительно последнего и имеет возможность возвратно-поступательного перемещения вдоль продольной оси симметрии корпуса. Крышка может быть выполнена с выступом для контакта с дополнительным уплотнителем, расположенным на внутренней поверхности кольца, размещенного на корпусе (по патенту RU2702954, кл. F16J 13/16, опубл. 14.10.2019).
Недостатком данного решения является наличие дополнительного уплотнителя, обеспечивающего герметизацию между крышкой и кольцом, установленным на корпусе. Это снижает общую надежность затвора.
Наиболее близким техническим решением является затвор концевой байонетный, который содержит полый корпус и откидную крышку. Поджатие крышки к корпусу осуществляется с помощью байонетного соединения, контактные поверхности которого выполнены по винтовой линии. Крышка закреплена на откидном рычаге, на шаровой опоре. Поворот крышки вокруг оси происходит за счет взаимодействия съемного ключа-шестерни, устанавливаемого на закрепленные на корпусе оси. Ключ-шестерня взаимодействует с зубчатым сектором, закрепленным на крышке, и имеет два рабочих участка, обеспечивающих поворот крышки в два этапа. Блокировка поворота крышки осуществляется с помощью фиксатора, связанного с выпускным краном. Герметичность обеспечивается уплотнителем, расположенным в канавке корпуса (по патенту RU2418218, кл. F16J 13/16, F16K 1/16, B08B 9/02, опубл. 10.05.2011).
Недостатком данного решения является невозможность обеспечения плотного прилегания крышки и корпуса для обеспечения герметичности соединения, вызванного выполнением контактных поверхностей байонетного соединения по винтовой линии и отсутствием регулирования ограничителя поворота крышки. В результате ограничитель может препятствовать плотному прилеганию крышки к корпусу, что может привести к негерметичности. Также возможно, что крышка и корпус будут перетянуты относительно друг друга в закрытом состоянии. Это осложнит открытие, возможно появление задиров на контактных поверхностях элементов байонетного соединения. В результате потребуется трудоемкий ремонт затвора.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении надежности, герметичности и ремонтопригодности за счет обеспечения необходимого зазора между корпусом и крышкой и возможности его регулировки.
Предлагается техническое решение затвора концевого байонетного с  контактными поверхностями корпуса и крышки, выполненными по многозаходной спирали. Указанный выше технический результат достигается тем, что затвор концевой байонетный состоит из полого корпуса, поворотной крышки, установленной на откидном рычаге, уплотнителя, расположенного между корпусом и крышкой, и запорного устройства, выполненным в виде байонетного соединения, для чего крышка снабжена выступами, охватываемыми выполненными на корпусе пазами, причем для придания крышке осевого перемещения при ее повороте относительно корпуса контактные поверхности указанных элементов байонетного соединения выполнены по многозаходной спирали, и отличается тем, что содержит регулируемый ограничитель поворота крышки, при этом угол наклона многозаходной спирали относительно плоскости крышки выполнен в диапазоне от 0,2° до 5°, а шаг многозаходной спирали – в диапазоне от 20 мм до 80 мм.
Кроме того, регулируемый ограничитель поворота крышки может быть выполнен в виде выступа с резьбовым отверстием, в которое вкручен упор.
Выступ может быть установлен на крышке, а упор при этом взаимодействует с рычагом или корпусом.
Также выступ может быть установлен на корпусе или рычаге, а упор при этом взаимодействует с крышкой
Кроме того, регулируемый ограничитель поворота крышки может быть выполнен в виде вкрученного в резьбовое отверстие на рычаге упора, который взаимодействует с кронштейном на крышке.
Предлагаемая полезная модель поясняется следующими чертежами, на которых изображен частный случай исполнения полезной модели:
Фиг. 1 – затвор концевой байонетный с закрытой крышкой;
Фиг. 2 – затвор концевой байонетный с открытой крышкой;
Фиг. 3 – затвор концевой байонетный, вид спереди;
Фиг. 4 – затвор концевой байонетный, продольный разрез;
Фиг. 5 – элементы байонетного соединения, разрез.
Затвор концевой байонетный состоит из полого корпуса 1, крышки 2, установленной на откидном рычаге 3, уплотнителя 4 и запорного устройства, выполненным в виде байонетного соединения, для чего крышка снабжена выступами 5, охватываемыми выполненными на корпусе пазами 6. Затвор содержит регулируемый ограничитель поворота крышки 7, который ограничивает вращение крышки 2 в закрытом положении. Ограничитель 7 выполнен в виде выступа 8 с резьбовым отверстием, в которое вкручен упор 9. Также затвор содержит регулируемый ограничитель поворота крышки 10, который ограничивает вращение крышки 2 в открытом положении. Ограничитель 10 выполнен в виде выступа 11 с резьбовым отверстием, в которое вкручен упор 12.
Возможна установка выступа с упором на рычаге или корпусе, а также упор может быть установлен непосредственно в рычаге.
Контактные поверхности байонетного соединения выполнены по многозаходной спирали, угол наклона В которой относительно плоскости крышки выполнен в диапазоне от 0,2° до 5°, при этом шаг спирали будет лежать в диапазоне от 20 мм до 80 мм в зависимости от типоразмера затвора. При таком диапазоне обеспечивается достаточный для регулирования зазора S осевой ход крышки 2 при её повороте, но при этом усилия, требуемые для поворота, будут небольшими. При повороте крышки 2 происходит ее осевое перемещение. Зазор между крышкой 2 и корпусом 1 уменьшается, уплотнитель 4 сжимается. Номинальный зазор S фиксируется с помощью регулируемого ограничителя поворота крышки 7. При необходимости изменения осевого зазора S упоры 9 закручиваются или выкручиваются после выставления нужного зазора.
Применение.
Для закрытия затвора крышка 2 поворачивается на откидном рычаге 3 до того момента, когда выступы 5 на крышке 2 войдут в пазы 6 на корпусе 1. После чего крышку 2 поворачивают вокруг своей оси до контакта упора 9 ограничителя 7 с рычагом 3.
Для открытия затвора крышка 2 поворачивается вокруг своей оси в обратную сторону до контакта упора 12 ограничителя 10 с рычагом 3. После чего крышка 2 открывается поворотом откидного рычага 3.
В случае нештатной ситуации, связанной с негерметичностью байонетного затвора, крышка 2 имеет возможность поворота на закрытие. При этом упор 9 закручивается (длина его уменьшается) в выступ 8 на необходимую величину. Крышка 2 благодаря выполнению контактных поверхностей байонетного соединения по спирали совершает осевое перемещение, уменьшая зазор S, тем самым поджимая уплотнитель 4 и создавая необходимые условия его герметичности.
Также указанное техническое решение позволяет совершать обратное осевое перемещение крышки, тем самым увеличивая зазор S. Для этого необходимо повернуть крышку 2 на открытие. Необходимость обратного осевого перемещения крышки возникает в случае закусывания крышки 2 в корпусе 1 в результате попадания посторонних предметов на контактные поверхности байонетного соединения, а также в место установки уплотнителя 4. При спиральном исполнении контактных поверхностей достаточного небольшого поворота крышки на открытие для увеличения осевого зазора S, что влечет за собой освобождение закушенного элемента. При прямом исполнении контактных поверхностей байонетного соединения в случае  закусывания для открытия затвора необходимо приложение значительных усилий, так как для выхода зубьев из зацепления зазор S не уменьшается, что также ведет к возникновению задиров на уплотнительных поверхностях и, как следствие, снижение показателей надежности и герметичности.
Таким образом, решения, используемые в полезной модели, повышают надежность, герметичность и ремонтопригодность затвора концевого байонетного и тем самым обеспечивают достижение технического результата.