Дисковый затвор
DISC SHUTTER

Предлагаемое изобретение относится к арматуростроению, в частности, к дисковым затворам, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и предназначено для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов.
Известен поворотный дисковый затвор с тройным эксцентриситетом, содержащий корпус, в котором размещено седло с уплотнительной поверхностью, приводного вала установленного в корпусе перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия со смещением относительно указанной оси и поворотный затвор, консольно закрепленный на приводном валу и зафиксированный от проворота шпонками [Патент РФ па ПМ №143023, МПК F16K 1/22, опубл. 10.07.2014, БИ №19].
Недостатками данного затвора является возникновение кавитации.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является дисковый затвор содержащий входной и выходной фланцы, корпус, имеющий седло с уплотнительной поверхностью, вал, установленный в корпусе посредством подшипниковых втулок, перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия со смещением относительно указанной оси, установленный на вал диск, который зафиксирован на валу от проворота шпонками, на диске размещена ламель, внешняя грань которой имеет конусную поверхность, сальник, крышку сальника, привод. На большей боковой поверхности диска, отсекаемой осью вала, со стороны входного фланца, размещены по части дуги окружности, ограниченной осью вала, криволинейные стержни, загнутые в сторону входного фланца, а на меньшей боковой поверхности диска, отсекаемой осью вала, со стороны выходного фланца, установлены по части дуги окружности, ограниченной осью вала, криволинейные стержни, загнутые в сторону выходного фланца [Патент РФ №2770335, МПК F16K 1/16; F16K 1/18; F16K 47/02].
Недостатками данного клапана являются возникновение кавитации.
Задачей данного изобретения является создание дискового затвора, предотвращающего возникновение кавитации.
Поставленная задача достигается тем, что предлагается дисковый затвор, содержащий входной и выходной фланцы, корпус, имеющий седло с уплотнительной поверхностью, вал, установленный в корпусе посредством подшипниковых втулок, перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия со смещением относительно указанной оси, установленный на вал диск, который зафиксирован на валу от проворота шпонками, на диске размещена ламель, внешняя грань которой имеет конусную поверхность, сальник, крышку сальника, привод, на большей боковой поверхности диска, отсекаемой осью вала, со стороны входного фланца, размещены по части дуги окружности, ограниченной осью вала, криволинейные стержни, загнутые в сторону входного фланца, а на меньшей боковой поверхности диска, отсекаемой осью вала, со стороны выходного фланца, установлены по части дуги окружности, ограниченной осью вала, криволинейные стержни, загнутые в сторону выходного фланца,
Отличительными конструктивными особенностями предлагаемого изобретения является то, что криволинейные стержни, загнутые в сторону входного фланца, имеют в сечении форму равнобедренных треугольников, вершины при равных сторонах которых направлены в сторону вогнутости, а криволинейные стержни, загнутые в сторону выходного фланца, имеют в сечении эллиптическую форму.
На фиг. 1 изображена схема дискового затвора.
На фиг. 2 показан вид слева.
На фиг. 3 представлен диск с криволинейными стержнями (вид сверху).
На фиг. 4 изображен диск со стороны входного фланца (вид А).
На фиг. 5 и фиг. 6 показаны сечения криволинейных стержней 13 и 14 соответственно.
Дисковый затвор содержит входной 1 и выходной 2 фланцы, корпус 3, имеющий седло 4 с уплотнительной поверхностью 5, вал 6, установленный в корпусе 3 посредством подшипниковых втулок 7, перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия со смещением относительно указанной оси.
На вал 6 установлен диск 8, который зафиксирован на валу 6 от проворота шпонками. На диске 8 размещена ламель 9, внешняя грань которой имеет конусную поверхность. Для уплотнения вала 6 в корпусе 3 установлен сальник 10, снабженный крышкой сальника 11. Поворот вала 6 с диском 8 осуществляется от привода 12.
На большей боковой поверхности диска 8, отсекаемой осью вала 6, со стороны входного фланца 1, размещены по части дуги окружности, ограниченной осью вала 6, криволинейные стержни 13, загнутые в сторону входного фланца 1. На меньшей боковой поверхности диска 8, отсекаемой осью вала 6, со стороны выходного фланца 2, установлены по части дуги окружности, ограниченной осью вала 6, криволинейные стержни 14, загнутые в сторону выходного фланца 2.
Для предотвращения возникновения кавитации криволинейные стержни 13, загнутые в сторону входного фланца 1, имеют в сечении форму равнобедренных треугольников, вершины при равных сторонах которых направлены в сторону вогнутости криволинейных стержней 13. Криволинейные стержни 14 загнуты в сторону выходного фланца 2 и имеют в сечении эллиптическую форму.
Дисковый затвор работает следующим образом.
В полностью отрытом положении плоскость диска 8 параллельна продольному сечению трубопровода. Жидкость протекает через дисковый затвор, обтекая диск 8 с обеих сторон.
Закрытие дискового затвора осуществляется при помощи привода 12, вращение с которого передается на вал 6 с диском 8. В полностью закрытом положении плоскость диска 8 перпендикулярна потоку. Боковая поверхность диска 8 касается поверхности седла 4. Наличие ламели 9 с конусной поверхностью на внешней грани позволяет обеспечить герметичность дискового затвора в закрытом положении.
В процессе открытия дискового затвора (при повороте диска 8) происходит угловой поворот вала 6 с диском 8, при котором поток проходит через образованные отверстия между диском 8 и седлом 4.
С целью предотвращения кавитации, при открытии дискового затвора (когда скорости течения жидкости максимальны, а давление в жидкости может опуститься до давления насыщенного пара, что способствует возникновению кавитации) на большей боковой поверхности диска 8, отсекаемой осью вала 6, со стороны входного фланца 1, размещены по части дуги окружности, ограниченной осью вала, криволинейные стержни 13, загнутые в сторону входного фланца 1. Взаимодействуя со стержнями 13 поток разделяется на отдельные струи, при этом происходит диссипация энергии потока и снижение градиента давлений, что способствует предотвращению кавитации. Загиб криволинейных стержней 13 в сторону входного фланца 1 позволяет диску 8 поворачиваться между закрытым и открытым положениями дискового затвора, не задевая за седло 4 и другие внутренние элементы дискового затвора. Кроме того, криволинейная форма стержней 13 и 14 позволяет наиболее эффективно разделять поток на струи на всем протяжении процесса поворота диска 8 при не значительном повышении гидравлического сопротивления в открытом положении.
Для этих же целей на меньшей боковой поверхности диска 8, отсекаемой осью вала 6, со стороны выходного фланца 2, установлены по части дуги окружности, ограниченной осью вала 6, криволинейные стержни 14, загнутые в сторону выходного фланца 2 (в сторону, противоположную криволинейным стержням 13).
Расположение криволинейных стержней 13 и 14 на обеих сторонах диска 8 по частям дуг окружностей, получаемых разделением его поверхности валом 6, способствует их равномерному распределению по образованному проходному сечению при открытых положениях дискового затвора, что эффективно предотвращает возникновение кавитации во всем диапазоне углов поворота диска 8.
Благодаря тому, что криволинейные стержни 13, загнутые в сторону входного фланца 1, имеют в сечении форму равнобедренных треугольников, вершины при равных сторонах которых направлены в сторону вогнутости криволинейных стержней 13 удается наиболее эффективно разделить поток на струи. Взаимодействие с потоком вершин при равных сторонах в сечении криволинейных стержней 13 разрезает поток, а за стержнями создает зоны с интенсивной турбулизацией. Это приводит к рассеиванию энергии струи и плавному снижению падения давления.
За счет того, что криволинейные стержни 14, загнутые в сторону выходного фланца 2, имеют в сечении эллиптическую форму, обеспечивается их обтекание с менее интенсивным вихреобразованием по сравнению с обтеканием криволинейных стержней 13.
Далее, разделенные на струи с разной структурой и степенью турбулизации, потоки взаимодействуют, что приводит к еще большему рассеиванию энергии, и, как следствие, снижению кавитации.
Предлагаемая конструкция дискового затвора предотвращает возникновение кавитационных эффектов в процессе регулирования расхода жидких сред.