Пластиковый щитовой затвор

Полезная модель относится к гидротехнике, а именно к герметичным запорным устройствам, применяемым в камерах канализационных самотечных каналов и очистных сооружений водопровода.
Из уровня техники известны щитовые затворы патент РФ №92141 (кл. F16L 29/00), опубликованный 10.03.2010 и патент РФ №63015 (кл. F16L 29/00), опубликованный 10.05.2007. Щитовые затворы содержат смонтированный на трубопроводе или закрепленный на стенке коллектора корпус, имеющий направляющие, в которых установлен связанный с подъемным устройством щит, причем корпус и щит выполнены со средствами для поджатия щита к уплотнению, размещенному на корпусе по периметру перекрываемого канала, щит имеет облицовку из фторопласта, размещенную на ее рабочей поверхности. Подъемное устройство щита содержит ходовой винт и гайку, размещенные внутри заполненной маслом и жестко связанной с щитом трубы. Ходовой винт закреплен на трубе, а ходовая гайка крепиться на валу, который соединен с приводом.
Также известен щитовой затвор патент РФ №32507 (кл. E02B 7/30, F16K 31/50), опубликованный 20.09.2003, который снабжен закрепленным на щите корпусом винтовой передачи, внутри которого установлено несколько гаек, а ходовой винт выполнен с длинным цилиндрическим штоком и короткой винтовой частью, расстояние между гайками не превышает длины винтовой части винта.
Недостатком известных решений является то, что детали щитовых затворов, такие как корпус и щит, изготовлены из нержавеющих сталей с помощью сварных соединений. При эксплуатации в агрессивной среде в местах сварных швов детали щитовых затворов более интенсивно подвержены коррозии, относительно всей остальной конструкции, что уменьшает их надежность и значительно сокращает срок службы щитового затвора, возникает необходимость замены затвора или проведения дорогостоящего ремонта. Для взаимодействия с кольцевым резиновым уплотнением затвора на щит устанавливается облицовка из фторопласта, материала с меньшими адгезионными и фрикционными свойствами чем сталь, которая позволяет избежать повреждения уплотнения при открытии или закрытии затвора. Установка подобной облицовки из пластин или кольцевых элементов усложняет конструкцию, увеличивает материальные затраты на ее изготовление. Пара винт-гайка подъемного устройства работает в масляной ванне. Для безотказной работы затвора в процессе эксплуатации его подъемное устройство требует регулярного технического обслуживания, включая добавление или замену масла. Также, для корректной работы передачи винт-гайка третьего образца требуется повышенная жесткость ее корпуса и самого щита, чтобы не допустить изгибов от нагрузки под давлением рабочей среды, при которых винт при подъеме щита может отклониться от оси гайки и не попасть в следующую гайку или заклинить в ней, что приведет к отказу работы всего затвора. Повышение жесткости щита влечет за собой увеличение материалоемкости и трудоемкости его изготовления.
Техническим результатом заявленной полезной модели является упрощение изготовления щитового затвора, улучшение коррозионной защиты силовых элементов конструкции, повышение надежности эксплуатации и увеличение срока безотказной работы затвора без технического обслуживания. Отпадает необходимость регулярного добавления масла в подъемное устройство. Все это значительно уменьшает трудовые и материальные затраты на изготовление и эксплуатацию затвора.
Указанный результат достигается тем, что корпус и щит затвора выполнены из полимерного материала - полиэтилена ПЭ-500, который обладает достаточной прочностью и повышенной износостойкостью. Данный полимерный материал с высокими антифрикционными и низкими адгезионными свойствами химически устойчив к воздействию агрессивной рабочей среды. Наиболее нагруженные элементы конструкции, такие как стальной силовой каркас щита и передача винт-гайка подъемного устройства, размещены внутри герметичного полимерного щита и изолированы от воздействия агрессивной рабочей среды. Ходовая гайка и подшипниковый узел подъемного устройства выполнены из химически стойкого композитного материала, а ходовой винт из кислотостойкой нержавеющей стали, что исключает возможность их коррозии в случае контакта с агрессивной рабочей средой. Кроме того композитный материал, из которого изготовлены ходовая гайка и подшипниковый узел, обладает высокими прочностными и антифрикционными свойствами, обеспечивающими работоспособность подъемного устройства при отсутствии смазки этих узлов.
На чертежах представлена конструкция пластикового щитового затвора:
На рисунке 1 представлен общий вид пластикового щитового затвора со стороны щита;
На рисунке 2 представлен вид пластикового щитового затвора сбоку;
На рисунке 3 представлен подвижный пластиковый щит в сборе с силовым каркасом;
На рисунке 4 представлен разрез пластикового щита в зоне подвижного ребра силового каркаса;
На рисунке 5 представлено винтовое подъемное устройство.
Наименование позиций на чертежах:
1 - пластиковые направляющие щита;
2 - подвижный пластиковый щит;
3 - пластиковая стенка корпуса щитового затвора;
4 - кольцевое резиновое уплотнение затвора;
5 - проходное отверстие затвора;
6 - вал подъемного устройства;
7 - подшипниковая опора подъемного устройства;
8 - опорная рама подъемного устройства щитового затвора;
9 - клиновая прижимная поверхность;
10 - ножевой элемент щита;
11 - корпус уплотнения вала подъемного устройства;
12 - корпус передачи винт-гайка подъемного устройства;
13 - подвижное ребро жесткости щита;
14 - панель щита, контактирующая с резиновым уплотнением;
15 - панель щита с клиновыми прижимными поверхностями;
16 - ходовая гайка;
17 - ходовой винт;
18 - уплотнение вала подъемного устройства;
19 - нижний фланец корпуса подшипниковой опоры подъемного устройства;
20 - верхний фланец корпуса подшипниковой опоры;
21 - стенка корпуса подшипниковой опоры;
22 - сферический вкладыш подшипниковой опоры;
23 - стяжной болт.
Пластиковый щитовой затвор состоит из корпуса, подвижного щита 2 с клиновыми прижимными поверхностями 9 и подъемного устройства с передачей винт-гайка 12. Корпус щитового затвора состоит из двух вертикальных пластиковых направляющих 1, жестко соединенных в нижней части с пластиковой стенкой 3. Сверху направляющие соединяются опорной рамой подъемного устройства 8 из нержавеющей стали. В стенке корпуса 3 выполнено проходное отверстие затвора 5 для прохода потока рабочей среды, по периметру которого размещено кольцевое резиновое уплотнение 4. Для поджатия щита 2 к уплотнению 4 в направляющих 1 и на щите 2 выполнены клиновые поверхности 9. Равномерное прижатие щита к уплотнению обеспечивается точностью обработки клиновых поверхностей направляющих и щита с использованием технологической оснастки.
Пластиковый щит 2 состоит из двух вертикальных панелей 14 и 15, жестко соединенных между собой винтами. Внутри щита расположен корпус передачи винт-гайка подъемного устройства 12 с ребрами жесткости из нержавеющей стали. Верхнее ребро жесткости силового каркаса жестко соединено с корпусом передачи винта-гайка подъемного устройства. Нижние ребра жесткости 13 выполнены с возможностью вертикального перемещения относительно корпуса передачи. Подвижность нижних ребер компенсирует температурные изменения зазоров из-за разности тепловых расширений пластика и металла. Снизу щит закрыт ножевым элементом 10 из нержавеющей стали. На верху щита установлен корпус 11 уплотнения вала подъемного устройства 6, в котором выполнено отверстие для прохода вала, соединение защищено кольцевым уплотнением 18. В результате получено полностью изолированное от воздействия агрессивной рабочей среды внутреннее пространство щита, в котором размещена передачи винт-гайка подъемного устройства.
Подъемное устройство щита состоит из ходовой гайки 16, винта 17, вала 6 и подшипниковой опоры 7. Ходовая гайка 16 изготовлена из композитного материала и выполнена на весь ход щита. Короткий ходовой винт 17 шарнирно закреплен на валу 6 подъемного устройства. Корпус подшипниковой опоры 7, закрепленный болтами на опорной раме 8, состоит из верхнего 20 и нижнего 19 фланцев со сферическими поверхностями и цилиндрической стенки 22, жестко скрепленных стяжными болтами 23. Верхний хвостовик вала 6 жестко закреплен в сферическом вкладыше подшипниковой опоры 22, выполненном из антифрикционного композитного материала. Сферический вкладыш 22 подшипниковой опоры 7 обеспечивает возможность вращения вала 6 подъемного устройства с ходовым винтом 17 для поднятия и опускания щита 2, а также обеспечивает возможность углового отклонения вала 6 при движении щита 3 в направляющих корпуса 1.