ЗАТВОР БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ
QUICK-ACTING SHUTOFF VALVE

Изобретение относится к конструкциям быстродействующих затворов сосудов давления и может быть использовано в различных отраслях промышленности, производящих и эксплуатирующих емкости и аппараты, работающие под давлением.
Преимущественная область использования изобретения - герметичный быстродействующий затвор фильтров для очистки нефти от грязи и посторонних механических примесей.
Известен байонетный затвор, содержащий фланцы с зубьями, имеющими наклонные рабочие поверхности, при этом зубья фланцев выполнены съемными, а сопрягаемые поверхности зубьев и фланцев расположены перпендикулярно к продольной оси фланцев (авторское свидетельство СССР №655853, МКИ F16J 13/02, B01J 3/02. 05.04.1979 г.).
Недостатком аналога является недостаточная герметичность затвора.
Известен также затвор сосудов высокого давления, содержащий крышку, установленную с зазором в корпусе, термоэлементы и каналы охлаждения, при этом в зазоре между крышкой и корпусом одно над другим установлены кольца, выполненные из материалов с разными коэффициентами линейного расширения, а поверхность сопряжения колец с наружной поверхностью крышки имеет малую обратную конусность (авторское свидетельство СССР №687284, МКИ F16J 13/02, 25.09.1979).
Недостатком аналога является недостаточная герметичность затвора из-за неравномерности прижатия соединяемых фланцев, сложность изготовления и эксплуатации при низких температурах окружающей среды.
Известен также быстродействующий затвор для сосудов, выполненный в виде разрезного упругого кольца, установленного в кольцевых пазах на смежных поверхностях фланцев крышки и корпуса, один из которых охватывает другой, и запирающего механизма, причем кольцевые пазы во фланцах смещены один относительно другого в осевом направлении, а одна из боковых поверхностей кольцевого паза охватываемого фланца и контактирующая с ней торцовая поверхность разрезного упругого кольца выполнены коническими (авторское свидетельство СССР №696227, МКИ F16J 13/12, 05.07.1979 г.).
Недостатком аналога является недостаточная герметичность затвора, образующаяся за счет многократного сжимания и разжимания упругого кольца при установке его в кольцевые пазы.
Известен герметичный затвор для сосудов, работающих под давлением, состоящий из охватывающего уплотнительный разъем крышки и корпуса сосуда и подвижного в его плоскости запорного механизма и поршневого устройства затяжки, при этом запорный механизм выполнен в виде расположенных по периметру сосуда скоб с осевыми проточками под поршни, устройства затяжки, разделяющие проточку на поршневую и штоковую полости, причем штоки поршней закреплены на кронштейнах, установленных на наружной поверхности корпуса сосуда (авторское свидетельство СССР №815380, МКИ F16J 13/00, 23.03.1981 г.).
Недостатком аналога является недостаточная герметичность затвора, возникающая из-за сложности эксплуатации, а также сложность изготовления затвора и наличие отдельного гидропривода.
7
Известен также затвор быстродействующий (патент на изобретение №2384777, МПК F16J 13/02, 20.03.2010 г.), содержащий крышку, установленную на резьбе в корпусе, с втулками кронштейнов, закрепленными на диаметрально противоположных сторонах резьбовой части крышки, уплотнительный элемент и запорное устройство в виде планок, одни концы которых неподвижно скреплены с пальцами, подвижно размещенными во втулках кронштейнов, двух тяг, соединенных подвижно, одна из которых шарнирно соединена с кольцевым захватом, расположенным на кронштейне с возможностью вращения вокруг своей оси. По первому варианту запорное устройство выполнено с гибкой связью, один конец которой шарнирно соединен со штифтом, расположенным параллельно внешней стороне резьбовой части крышки и неподвижно скрепленным со вторыми концами планок, образующих вершину равностороннего прямоугольного треугольника, а второй конец соединен со второй тягой. По второму варианту запорное устройство выполнено с гибкой связью, один конец которой шарнирно соединен со штифтом, расположенным параллельно внешней стороне резьбовой части крышки и неподвижно скрепленным со вторыми концами планок, образующих вершину равностороннего прямоугольного треугольника, а второй конец соединен с устройством натяжения гибкой связи, например, воротом.
Недостатком аналога является сложность конструкции, а также сложность монтажа и настройки запорного устройства на эффективную работу.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является затвор быстродействующий (патент РФ №2253783, F16J 13/00, F16J 13/02, 10.06.2005), содержащий крышку с кронштейнами, установленную на резьбе в корпусе, уплотнительный элемент, соединенные подвижно две тяги, одна из которых шарнирно соединена с кольцевым захватом, расположенным на кронштейне, выполненном на корпусе, с возможностью вращения вокруг своей оси, имеющий запорное устройство, состоящее из ушка, шарнирно соединенного со второй тягой, и двух планок, на одном конце которых закреплены пальцы, размещенные подвижно во втулках кронштейнов, закрепленных на диаметрально противоположных сторонах резьбовой части крышки, другие концы планок соединены неподвижно с ушком, причем угол между осью двух тяг и прямой, проходящей через ось шарнирного соединения ушка со второй тягой и продольную ось крышки, составляет не менее 45.
х
у
Недостатком прототипа является наличие радиальной составляющей Р от силы зажима Р (фиг.1 патента), действующей на гайку и вызывающей увеличение силы трения в резьбовом соединении. Это приводит к снижению усилия прижима крышки к уплотнительному элементу, что снижает герметичность затвора. Кроме того, недостатком прототипа является сложность конструкции, а также сложность монтажа и настройки запорного устройства на эффективную работу.
Задачей изобретения является повышение герметичности затвора путем увеличения силы сжатия, действующей на уплотнительный элемент, а также упрощение конструкции и процедуры его эксплуатации.
Поставленная задача достигается тем, что затвор быстродействующий, содержащий корпус с резьбовым пояском, крышку, накидную гайку, взаимодействующую с крышкой и по резьбе с корпусом, уплотнительный элемент, расположенный в кольцевом пазу корпуса, запорное устройство, включающее в себя кронштейн, жестко закрепленный на корпусе, две тяги, связанные стягивающей муфтой, при этом одна тяга шарнирно соединена с кронштейном, а другая посредством съемного пальца - с рычагом, взаимодействующим с накидной гайкой, содержит на противоположном конце рычага втулку, ось которой параллельна оси корпуса, а также палец, смонтированный на определенном расстоянии от втулки параллельно оси корпуса. Кроме того, на наружной поверхности крышки в ее центре выполнен цилиндрический выступ определенного диаметра и длины, взаимодействующий с втулкой рычага. Кроме того, встречные плоскости крышки и корпуса содержат кольцевые выступы, выполненные соосно оси корпуса и образующие подвижное цилиндрическое сопряжение, а на гайке по ее периметру с определенным шагом смонтированы упоры, взаимодействующие с пальцем рычага, при этом размеры паза в упорах в радиальном направлении больше диаметра пальца рычага. Кроме того, тяга, соединенная с рычагом, имеет несколько отверстий, расположенных вдоль оси тяги.
х
у
х
Существо изобретения поясняется чертежом. На фиг.1 изображено сечение затвора быстродействующего, поясняющее его конструкцию; на фиг.2 показан вид сверху фиг.1; на фиг.3 показан в масштабе фрагмент затвора с указанием направления вектора силы Р, действующей вдоль оси рычага; на фиг.4 изображен вид по стрелке В на фиг.3, а также состав сил, действующих на рычаг, где Р - тянущее усилие, развиваемое при вращении стягивающей муфты; Р - составляющая силы Р, обеспечивающая крутящий момент на гайке; Р - составляющая силы Р, действующая в радиальном направлении.
Затвор быстродействующий содержит корпус 1, крышку 2, накидную гайку 3, уплотнительный элемент 4. Запорное устройство выполнено в виде кронштейна 5, двух подвижных тяг 6 и 7, стягивающей муфты 8, съемного пальца 9. Рычаг 10 одним концом посредством пальца 9 взаимодействует с тягой 7, а другим концом, на котором выполнена втулка 11, взаимодействует с цилиндрическим выступом 13 крышки 2. На рычаге смонтирован палец 12. Встречные плоскости крышки 2 и корпуса 1 содержат кольцевые выступы 14 и 15, выполненные соосно оси корпуса и образующие подвижное цилиндрическое сопряжение. На накидной гайке 3 по ее периметру с определенным шагом смонтированы упоры 16. Для подъема крышки с гайкой в процессе обслуживания используют подъемные устройства, например смонтированный на кронштейне 5 винтовой механизм 17.
Затвор быстродействующий работает следующим образом. В исходном положении палец 9 выведен из совмещенных отверстий тяги 7 и рычага 10. Тяги 6 и 7 вместе со стягивающей муфтой 8 отведены от корпуса 1, а крышка 2, гайка 3 и рычаг 10 подъемным устройством 17 выводятся в верхнее положение. Уплотнительный элемент 4 устанавливается в паз корпуса 1. Крышка 2, гайка 3 и рычаг 10 устройством 17 опускаются вниз. При этом крышка 2 центрируется по ⌀D относительно корпуса 1. Далее гайка 3 поворачивается до упора, что означает контактное соприкосновение уплотняющей поверхности крышки 2 с уплотнительным элементом 4. После этого вращением стягивающей муфты 8 тяги 6 и 7 разводятся на наибольшее расстояние. Далее путем поворота рычага 10 его палец 12 вставляется в отверстие того упора 16, когда при наименьшем смещении тяги 7 можно совместить крайнее отверстие тяги 7 и отверстие рычага 10 под палец 9. Палец 9 вставляется в совмещенные отверстия тяги 7 и упора 16 и вращением стягивающей муфты 8 осуществляется сближение тяг 6 и 7, вызывающее доворот гайки 3 и обеспечение требуемого уровня герметизации.
Заявляемый быстродействующий затвор имеет следующие преимущества перед аналогами и прототипом:
х
х
х
1. Сила Р не действует на гайку 3, а значит дополнительная сила трения в резьбовом соединении гайки 3 с корпусом 1, в отличие от прототипа, не возникает. Действительно, сила Р через палец 9 действует на рычаг 10, затем через втулку 11 по сопряжению ⌀D на цилиндрический выступ 13 крышки 2 и далее через сопряжение ⌀D на корпус 1. Через палец 12 сила Р на упор 16, а значит и гайку 3, не передается, т.к. в этом сопряжении имеется гарантированный зазор «а» (фиг.3, фиг.4).
2. Упрощается и сокращается, по сравнению с прототипом, процедура наладки затвора. Это объясняется значительным количеством упоров 16 и достаточным количеством отверстий в тяге 7, а также тем фактом, что рычаг 10 постоянно базируется по ⌀D относительно крышки 2.
3. Упрощается конструкция за счет уменьшения количества элементов в рычажной системе. Это свойство позволяет унифицировать резьбовые части крышек с расположенными на них втулками для всех корпусов затворов одинаковой серии.