ЗАТВОР

Полезная модель относится к затворам для сосудов, предназначенных для работы под высоким давлением или вакуумом, в частности, для фильтров очистки нефти, перекачиваемой по магистральному трубопроводу, от грязи и механических примесей.
Известен затвор для резервуаров, сосудов, труб и других емкостей, в особенности подверженных высокому внутреннему давлению, описанный в патенте США №3077360, публ. 12.02.1963 г. и принятый за наиболее близкий аналог.
Затвор содержит два кольцевых фланца, один из которых присоединен к отверстию сосуда, а второй присоединен к его перемещаемой крышке. По всей внешней цилиндрической поверхности фланцев имеются скосы, образующие при совмещении фланцев усеченный клин. Между крышкой и сосудом находится уплотнение для герметизации сосуда при закрытой крышке. Для сжимания фланцев в затворе предусмотрено зажимное приспособление, которое включает стяжное кольцо, состоящее из двух отделяемых полуколец. На внутренней цилиндрической поверхности полуколец находится канавка с расширяющимися боковыми стенками, выполненная с возможность вмещения и сжатия вместе скосов обоих фланцев. К концам каждого полукольца неподвижно присоединены проушины. Полукольца соединены с помощью четырех стяжных винтов, проходящих через проушины разных полуколец (по два стяжных винта на противоположных сторонах стяжного кольца), и гаек, навинченных на концы этих винтов.
Для установки затвора совмещают кольцевые фланцы и их скосы. Охватывают фланцы полукольцами так, чтобы скосы вошли в канавки полуколец. В отверстия, находящиеся друг против друга на проушинах разных полуколец, продевают винты. На винты навинчивают гайки. При навинчивании гаек происходит стягивание полуколец, сжатие фланцев друг с другом и запирание затвора.
Недостатками затвора являются необходимость отдельного инструмента для закручивания стяжных гаек и достаточно продолжительное время на запирание затвора.
Задачей полезной модели является повышение удобства в использовании затвора.
Технический результат заключается в сокращении времени на запирание или открытие затвора.
Как и наиболее близкий аналог затвор отверстия сосуда, предназначенного для работы под высоким давлением или вакуумом, содержит два кольцевых фланца, присоединенных к отверстию сосуда и к его крышке и имеющих на внешней цилиндрической поверхности скосы, образующие при совмещении фланцев усеченный клин, уплотнение для герметизации сосуда при закрытой крышке, кольцо для прижима фланцев друг к другу, включающее два перемещаемых полукольца, имеющих на внутренней цилиндрической поверхности канавку с расширяющимися боковыми стенками для вмещения и сжатия вместе скосов обоих фланцев, стяжной винт с установленными на нем стяжными гайками для стягивания концов разных полуколец.
В отличие от наиболее близкого аналога стяжной винт выполнен с возможностью вращения в гайках, снабжен узлом закрепления от продольного перемещения, находящимся от гаек на одинаковом расстоянии и содержащим подшипниковую опору стяжного винта, которая включает подшипник качения, и два хомута, неподвижно охватывающих винт с двух сторон от подшипниковой опоры за счет имеющейся на них гребенчатой проточки, ответной такой же проточке на стяжном винте, и упирающихся торцами в часть подшипниковой опоры, неподвижно соединенную с одним из колец подшипника качения, при этом другая часть подшипниковой опоры, неподвижно соединенная со вторым кольцом подшипника качения, неподвижно присоединена к кронштейну на стенке сосуда, а между стяжным винтом и подшипниковой опорой имеется зазор, стяжные гайки закреплены в проушинах разных полуколец от вращения на стяжном винте с возможностью поворота стяжной гайки в плоскости перемещения стяжного винта, а резьбовые соединения гаек и участков винта, относящихся к проушинам разных полуколец, выполнены с разным направлением резьбы.
При расположении запираемого отверстия поперечным сечением параллельно горизонтальной плоскости в проушинах разных полуколец выполнены сквозные отверстия, в каждом из которых закреплена стяжная гайка продольной осью своего резьбового отверстия параллельно горизонтальной плоскости, с упором выступа в верхней части гайки на проушину, с посадкой, обеспечивающей поворот гайки в горизонтальной плоскости и закрепление от вращения вокруг продольной оси винта.
В конкретном исполнении затвора проушина выполнена в виде двух параллельных пластин со сквозными отверстиями под стяжную гайку, расположенными напротив друг друга, причем расстояние между пластинами больше внешнего диаметра стяжного винта, но меньше высоты гайки.
Полукольца могут быть снабжены колесами, опирающимися на полочку, которая неподвижно присоединена к сосуду.
Затвор изображен на фигурах со следующими обозначениями:
1 - сосуд (фиг.1, 6),
2 - фланец, присоединенный к отверстию сосуда (фиг.1),
3 - фланец, присоединенный к перемещаемой крышке сосуда (фиг.1),
4 - крышка сосуда (фиг.1, 2),
5 - скос на фланце (фиг.1),
6 - уплотнение между сосудом и его крышкой (фиг.1),
7 - кольцо (фиг.2),
8, 9 - полукольца (фиг.2, 3, 6),
10, 11 - проушины полуколец (фиг.1-3),
12 - стяжной винт (фиг.1-5),
13 - стяжные гайки (фиг.2, 3),
14 - отверстие в проушине (фиг.3),
15 - резьбовое отверстие стяжной гайки (фиг.3),
16 - выступ в верхней части стяжной гайки (фиг.3),
17 - штурвал (фиг.1, 2),
18 - узел закрепления винта от продольного перемещения (фиг.2, 4, 5),
19 - центр схождения полуколец (фиг.2),
20 - точка расхождения полукольца (фиг.2),
21 - подшипниковая опора (фиг.4),
22 - хомут (фиг.4, 5),
23 - кронштейн (фиг.4),
24 - зазор между стяжным винтом и подшипниковой опорой (фиг.4),
25 - внутреннее кольцо подшипника (фиг.4),
26 - втулка (фиг.4),
27 - втулка (фиг.4),
28 - шайба (фиг.4),
29 - крышка подшипниковой опоры (фиг.4),
30 - крышка подшипниковой опоры (фиг.4),
31 - уплотнение подвижного контакта (фиг.4),
32 - крепежные элементы (фиг.4, 5),
33 - внешнее кольцо подшипника (фиг.4),
34 - гребенчатая проточка (фиг.4),
35 - колеса (фиг.6),
36 - полочка (фиг.6).
К отверстию сосуда 1, предназначенного для работы под высоким давлением или вакуумом, присоединен первый кольцевой фланец 2 (фиг.1). Второй кольцевой фланец 3 присоединен к крышке 4 сосуда 1. На внешней цилиндрической поверхности каждого фланца 2, 3 выполнено по скосу 5. При совмещении фланцев 2, 3 скосы 5 образуют усеченный клин, который радиально направлен от продольной оси фланцев 2, 3.
Между сосудом 1 и его крышкой 4 расположено уплотнение 6, предназначенное для герметизации сосуда 1 при закрытой крышке 4.
Затвор содержит кольцо 7 (фиг.1, 2) для прижима фланцев 2 и 3 друг к другу. Кольцо 7 включает два перемещаемых полукольца 8 и 9, которые могут сходиться и расходиться с размыканием их концов. При схождении полуколец 8 и 9 кольцо 7 стягивается и запирает затвор, а при их расхождении (разведении) кольцо 7 открывает затвор.
На внутренней цилиндрической поверхности полуколец 8 и 9 имеется канавка (на фигуре 1 позицией не показана) с расширяющимися боковыми стенками. Благодаря своей конфигурации и размерам канавка может вмещать и сжимать вместе скосы 5 на фланцах 2 и 3.
Для стягивания концов разных полуколец 8 и 9 в затворе предусмотрен стяжной винт 12. На винте 12 установлены стяжные гайки 13. В конкретном исполнении затвор содержит два стяжных винта 12 для двух пар концов полуколец 8 и 9. Однако в затворе может быть один стяжной винт 12 для одной пары концов полуколец 8 и 9, а другая пара концов полуколец 8 и 9 может быть подвижно соединена неразъемным соединением (например, скобой).
Стяжной винт 12 выполнен с возможность вращения в гайках 13, например, с помощью штурвала 17 (фиг.1, 2) и снабжен узлом закрепления от продольного перемещения 18 (фиг.2, 4, 5). Для того чтобы при вращении винта 12 затвор можно было закрыть или открыть, узел 18 должен находиться от стяжных гаек 13 на одинаковом расстоянии, обеспечивающем одинаковое схождение концов полуколец (10, 11) в точке 19 и одинаковое расхождение до точек 20 при закрытии затвора. Стяжные гайки 13 закреплены в проушинах 10, 11 от вращения на стяжном винте 12 (фиг.2, 3). Так как при разведении или стягивании полуколец 8, 9 их концы расходятся и сходятся под углом, то для избежания поломки стяжного винта 12 он установлен с возможностью перемещения по направлению к запираемому отверстию сосуда 1 при запирании затвора и от отверстия сосуда 1 при открывании затвора; а гайки 13 закреплены в проушинах 10, 11 возможностью поворота гаек 13 в плоскости перемещения стяжного винта 12 (фиг.2, 3).
Резьбовые соединения участков винта 12 и гаек 13, относящиеся к проушинам 10, 11 разных полуколец 8, 9, выполнены с разным направлением резьбы.
Для обеспечения вышеуказанных возможностей в конкретном случае выполнения затвора (фиг.3), когда запираемое отверстие сосуда 1 расположено таким образом, что его поперечное сечение параллельно горизонтальной плоскости, в проушинах 10 и 11 выполнены сквозные отверстия 14. Стяжная гайка 13 закреплена в каждом отверстии 14 таким образом, чтобы продольная ось резьбового отверстия 15 гайки 13 располагалась параллельно горизонтальной плоскости. В той части гайки 13, которая является верхней при установке гайки 13 в отверстии 14, имеется выступ 16. Гайка 13 опирается выступом 16 на проушину 10 или 11. Гайка 13 посажена в отверстии 14 с обеспечением поворота гайки 13 в горизонтальной плоскости. Кроме того, гайка 13 посажена в отверстии 14 с закреплением от вращения вокруг продольной оси винта 12. То есть габариты гайки 13 обеспечивают такое ее положение относительно стенок отверстия 14, при котором гайка 13 закреплена от вращения вокруг продольной оси винта 12, так как гайка 13 при вращении винта 12 опирается своими стенками в стенки отверстия 14 и не увлекается винтом 12. В то же время зазор между стенками отверстия 14 и гайкой 13 позволяет гайке 13 поворачиваться в горизонтальной плоскости. В конкретном исполнении затвора гайка 13 и отверстие 14 выполнены цилиндрическими.
Для того чтобы стяжной винт 12 свободно перемещался по направлению к запираемому отверстию сосуда 1 при запирании затвора и наоборот, стяжной винт 12 может быть расположен под проушиной 10, 11. Для этого выбирают соответствующую высоту гайки 13, а ее резьбовое отверстие должно располагаться под проушиной 10, 11 при установке гайки 13 в этой проушине. Для того чтобы гайка 13 более надежно закреплялась в проушине 10 и 11, проушина 10, 11 выполнена в виде двух параллельных пластин со сквозными отверстиями 14 под стяжную гайку 13 (фиг.3). Отверстия 14 расположены в пластинах напротив друг друга. Расстояние от одной пластины до другой больше внешнего диаметра стяжного винта 12, но меньше высоты гайки 13, поэтому при стягивании или разведении полуколец 8, 9 стяжной винт 12 будет перемещаться между параллельными пластинами проушин 10, 11, а не упираться в них.
Узел 18 содержит подшипниковую опору 21 винта 12 и два хомута 22 (фиг.4, 5). Подшипниковая опора 21 включает подшипник качения (на фиг.4 отдельной позицией не показан). Хомуты 22 неподвижно охватывают винт 12 с двух сторон от подшипниковой опоры 21 и упираются своими торцами в ту часть подшипниковой опоры 21, которая неподвижно соединена с одним из колец 25 подшипника качения. Другая часть подшипниковой опоры 21, которая неподвижно соединена со вторым кольцом 33 подшипника качения, также неподвижно присоединена к кронштейну 23 на стенке сосуда 1.
Для того чтобы обеспечить возможность перемещения стяжного винта 12 по направлению к запираемому отверстию сосуда при запирании затвора и наоборот, в частности, в горизонтальной плоскости, между стяжным винтом 12 и подшипниковой опорой 21 имеется зазор 24 (фиг.4).
В конкретном исполнении (фиг.4) внутреннее кольцо 25 подшипника 21 закреплено между двумя втулками 26 и 27, торцы которых упираются в шайбы 28. Хомуты 22, неподвижно охватывающие стяжной винт 12, упираются своими торцами в шайбы 28, прижимают шайбы 28 к втулкам 26 и 27, сдавливают эти втулки навстречу друг другу и зажимают внутреннее кольцо 25 подшипника между втулками 26 и 27. Две крышки 29 и 30 подшипниковой опоры 21, в которых находится уплотнение подвижного контакта 31, установлены так, чтобы охватывать своими торцами кронштейн 23 в двух сторон. Крышки 29 и 30 соединены крепежными элементами 32 между собой и с кронштейном 23, который неподвижно присоединен к сосуду 1. Внешнее кольцо 33 подшипника зажато между одной из крышек 29 подшипниковой опоры 21 и выступом на кронштейне 23. В результате, внутреннее кольцо 25 подшипника вращается вместе со стяжным винтом 12, а внешнее кольцо 33 подшипника остается неподвижным.
Так как хомуты 22 упираются своими торцами в шайбы 28, а не жестко соединены с ними, то при перемещении стяжного винта 12 по направлению к запираемому отверстию сосуда при запирании затвора (и наоборот) хомуты 22 скользят по шайбам 28 и не препятствуют перемещению стяжного винта 12.
Хомут 22 и винт 12 снабжены гребенчатой проточкой 34 для надежного охвата хомутом 22 стяжного винта 12 (фиг.4). Впадины и выступы проточки 34, выполненной на хомуте 22, ответны впадинам и выступам на винте 12. Количество выступов и впадин на гребенчатой проточке 34 определяется усилием стягивания полуколец 10, 11. На винте 12 длина гребенчатой проточки 34 может быть больше, чем на хомуте 22, для регулировки центра схождения полуколец 10, 11.
Полукольца 8 и 9 снабжены колесами 35 (фиг.6) для перемещения полуколец 8 и 9. При этом колеса 35 опираются на полочку 36, неподвижно присоединенную к сосуду 1.
Затвор работает следующим образом.
Для открытия или закрытия затвора вращают штурвал 17 стяжного винта 12. Поскольку винт 12 закреплен от продольного перемещения, а резьбовые соединения гаек 13 и участков винта 12, относящиеся к проушинам разных полуколец, выполнены с разным направлением резьбы, то гайки 13 двигаются в разном направлении на винте 12 (расходятся или сходятся). При этом гайки 12 передвигают проушины 10 и 11, которые стягивают или разводят полукольца 8 и 9. Во время своего стягивания или разведения полукольца 8 и 9 катятся на колесах 35 по полочке 36. При стягивании полуколец 8 и 9 скосы 5 на фланцах 2 и 3 входят в канавку на полукольцах 8 и 9 и сжимаются боковыми стенками канавки. В результате затвор запирается. При разведении полуколец 8 и 9 скосы 5 выходят из канавки полуколец 8 и 9, и затвор открывается.
Таким образом, заявленный затвор не требует при своей работе отдельного инструмента, более удобен в использовании и обеспечивает сокращение времени на запирание или открытие затвора.