ШИБЕРНЫЙ ЗАТВОР

Полезная модель относится к отключающим устройствам с запорными элементами, совершающими скользящее движение вдоль седловой поверхности, а именно к задвижкам или шиберным затворам с плоскими седловыми поверхностями; в частности к уплотнениям для них, и может быть использована в устройствах для удаления сыпучих материалов из фильтров очистки воздуха.
Известна задвижка шиберная, включающая в себя корпус, состоящий из двух створок, в которых выполнено проходное отверстие для входного и выходного патрубков (см. патент на полезную модель №23479, МПК F16K 3/02, опубл. 20.06.2002). В корпусе расположен шибер с приводом поступательного перемещения, выполненным в виде резьбового толкателя и ручки вращения резьбового толкателя. Согласно техническому решению шибер выполнен прямоугольной формы с проходным отверстием, равным по диаметру проходному отверстию створок корпуса, а на внутренней поверхности каждой из створок симметрично оси проходного отверстия створок выполнены кольцевые канавки, в которых расположены уплотнительные элементы.
Однако при износе уплотнительных элементов эффективность задвижки снижается.
Известна задвижка и седло для нее, используемая в арматуростроении, в частности в качестве запорного устройства для абразивных и агрессивных сред (см. патент на изобретение №2101590, МПК F16K 3/02, опубл. 10.01.1998). Задвижка содержит два полукорпуса со сквозными соосными проходными каналами, скрепленные друг с другом с образованием поперечной рабочей полости, в которой размещен запорный орган с возможностью перемещения между открытым положением, обеспечивающим свободный проход среды через проходные каналы, и закрытым положением, соответствующим расположению запорного органа между проходными каналами. Седло для задвижки выполнено в виде уплотнительной аксиально деформируемой втулки из эластомерного материала с внутренней и наружной торцевыми поверхностями, равномерно упругой по всему объему, в которую запрессовано круглое кольцо жесткости из материала с большей твердостью, чем твердость материала втулки, при этом внутренний диаметр кольца больше внутреннего диаметра втулки. Во втулке выполнены глухие осевые отверстия, причем кольцо размещено у дна отверстия, а на внутренней поверхности втулки выполнена дуговая радиальная канавка с длиной дуги около 120°.
Однако прижим втулки обеспечивается цилиндрическими спиральными пружинами, расположенными в глухих осевых отверстиях, что усложняет конструкцию и процесс ее изготовления.
Известна задвижка магистральных трубопроводов для перекрытия транспортируемых потоков рабочей среды (см. патент на полезную модель №47471, МПК F16K 3/02, опубл. 27.08.2005). Задвижка содержит корпус с проходным каналом, запорный орган в виде стального шибера, преимущественно ножевого, бронзовое седло, установленное во втулке, а также винтовой шпиндель с ходовой гайкой. Седло выполнено в виде металлического кольца и установлено во втулке свободно с возможностью перемещения в направлении оси проходного канала с зазором относительно торцевой поверхности втулки, а в зазоре свободно размещена волновая пружина. Усиление уплотнительного эффекта при малых давлениях среды осуществляется посредством волновой пружины, свободно размещенной в пазу между втулкой и седлом. Эффективность уплотнения повышается при строго перпендикулярном оси проходного канала движении шибера и поддержании этого состояния шибера в любом его положении. Этому служат вспомогательные элементы задвижки: толкатель в виде стержня, упирающегося во фронтальную плоскость шибера, приливы на внутренней поверхности корпуса, наклонная поверхность которых взаимодействует с наклонной кромкой шибера, и по меньшей мере два сквозных винта, взаимодействующие с боковой поверхностью шибера, которые могут быть зафиксированы и герметизированы после проведения начальной установки шибера.
Недостатком известного устройства является наличие волновой пружины, разгибаемой при работе и приобретающей со временем остаточную деформацию, что приводит к снижению эффективность уплотнения и, как следствие, неработоспособности устройства в целом.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является шиберный затвор серии «SG», представляющий собой сварную рамную конструкцию, в одной части которой располагается окно для истечения продукта, а другая служит для монтажа шибера (ножа) и его управляющих элементов. По наружному фланцу корпуса расположены отверстия, предназначенные для крепления шиберного затвора в месте эксплуатации. Для предохранения полых зон корпуса затвора от попадания частиц продукта, в зоне его истечения устанавливают конический дефлектор. Запорным элементом шиберного затвора серии «SG» является прямоугольная пластина (шибер), которая установлена между специальными опорными роликами, закрепленными на боковых сторонах корпуса затвора (http://www.stroymehanika.ru/mix_knifeshuter.php).
Недостатком данного устройства выгрузки сыпучих материалов является то, что при частом использовании данного устройства выгрузки сыпучих материалов синтетический материал изнашивается и газоплотность исчезает и приходится менять устройство выгрузки сыпучих материалов полностью, так как невозможно на месте эксплуатации нанести на рабочие поверхности уплотнительный синтетический материал.
Задачей заявляемого технического решения является создание шиберного затвора для выгрузки сыпучих материалов с легкозаменяемым уплотнительным элементом, исключающим попадание крупных кусков сыпучего материала между шибером и корпусом затвора.
Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении надежности работы шиберного затвора за счет применения упругого элемента, прижимающего уплотнительный элемент к поверхности шибера.
Заявленный технический результат достигается тем, что шиберный затвор, включающий два соединенных между собой с образованием проходного отверстия фланца, между которыми подвижно закреплена ножевая заслонка, согласно техническому решению, снабжен уплотнительными и эластичными распорными элементами, а по периметру фланцев, со стороны размещения ножевой заслонки, выполнены канавки, в которых расположены уплотнительные элементы, поджатые к поверхности ножевой заслонки со стороны дна канавки эластичными распорными элементами, при этом ножевая заслонка выполнена в виде пластины со сквозным отверстием, площадь которого соответствует площади проходного отверстия. С противоположных сторон пластины ножевой заслонки выполнены крепления. Сквозное отверстие в пластине занимает крайнее положение или выполнено в средней части пластины. Кроме того, сквозное отверстие в пластине ножевой заслонки и проходное отверстие фланцев выполнены прямоугольной формы. Уплотнительные элементы выполнены из полимерного материала, а эластичные распорные элементы выполнены в виде упругих эластичных трубок с диаметром, равным ширине канавки, а поперечное сечение уплотнительных элементов и канавок имеет форму прямоугольника.
Полезная модель поясняется следующими чертежами.
На фиг.1 представлен общий вид шиберного затвора в полуоткрытом состоянии.
На фиг.2 схематично представлен разрез шиберного затвора.
На фиг.3 представлено расположение уплотнительных и распорных элементов в канавках фланца.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - фланец;
2 - проходное отверстие фланца;
3 - зазор;
4 - канавка;
5 - уплотнительный элемент;
6 - распорный элемент;
7 - ножевая заслонка;
8 - отверстие ножевой заслонки;
9 - крепление;
10 - соединительный болт.
Заявляемый шиберный затвор выполнен с возможностью полного или частичного перекрывания проходного отверстия фильтра или патрубка или отверстия выгрузки сыпучих продуктов в зависимости от условий эксплуатации. Шиберный затвор может быть установлен в нижнем отверстии силоса. Как правило, шиберный затвор устанавливается, перед секторным затвором или перед вибрационным питателем. Используется для регулировки расхода материала из бункера расходного, а также для перекрытия подачи материала во время ремонтных работ или аварийной ситуации. Также возможна установка затвора в нижней части цементных силосов, на расходных и промежуточных бункерах инертных материалов, перед винтовыми и ленточными конвейерами и т.д. В пищевой промышленности шиберные затворы используются, при перевалке муки, сахара, крахмала, а также при бункеровке зерна и кормов для животных.
Затвор содержит пару фланцев 1, расположенных с зазором 3 для размещения ножевой заслонки 7. Фланцы могут быть выполнены в виде металлического диска с круглым центральным проходным отверстием или в виде плоской прямоугольной/квадратной рамки прямоугольным/квадратным проходным отверстием 2 в центре. По периметру фланца выполнены отверстия для размещения соединительных болтов 10. В зазоре между фланцами расположена с возможностью поступательного перемещения ножевая заслонка 7, обеспечивающая перекрытие проходного отверстия фланцев. Ножевая заслонка 7 выполнена в виде прямоугольной пластины, выполненной из листового металла. Площадь пластины ножевой заслонки не менее чем в два раза больше площади проходного отверстия фланцев. С торцевых сторон ножевой заслонки выполнены крепления 9, представляющие собой ручки, посредством которых осуществляется перемещение ножевой заслонки 7 в зазоре между фланцами (фиг.1 и 2), либо соединительные элементы для подключения пневматического или гидравлического привода. Ширина пластины соответствует ширине проходного отверстия, толщина соответствует величине зазора. По длине пластина выполнена выступающей за габаритные размеры проходного отверстия фланцев. В пластине ножевой заслонки выполнено сквозное отверстие 8, поперечные размеры которого соответствуют поперечным размерам проходного отверстия фланцев. Отверстие может быть выполнено или в средней части пластины (на чертеже не показано), или занимать крайнее правое или левое положение. Таким образом, пластина ножевой заслонки состоит из двух частей: сплошной, площадь которой обеспечивает перекрытие проходного отверстия фланца, и части с отверстием, площадь которого обеспечивает совмещение с проходным отверстием фланца. На фланцах, со стороны размещения ножевой заслонки по периметру выполнены канавки 4 в виде пазов прямоугольного или полукруглого сечения. На дне канавки размещены эластичные распорные элементы 6, выполненные из упругого эластичного синтетического материала, например полимерной трубки. Диаметр трубки соответствует ширине канавки. Над распорным элементом вплотную в канавке размещены уплотнительные элементы 5. Уплотнительные элементы выполнены из синтетического материала, обладающего малым коэффициентом трения. Профиль поперечного сечения уплотнительного элемента представляет собой прямоугольник. Распорные элементы поджимают уплотнительные и обеспечивают плотность прилегания ножевой заслонки к уплотнительным элементам при ее перемещении в зазоре.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Шиберный затвор соединяют с нижней частью бункера или силоса под разгрузочными или загрузочными горловинами. При этом ножевую заслонку размещают таким образом, что ее сплошная часть полностью перекрывает проходное отверстие фланцев. В закрытом положении пластина ножевой заслонки полностью перекрывает выгрузное окно, удерживая сыпучий продукт в бункере (силосе). В процессе эксплуатации бункера мелкие загрязняющие частицы оседают во входном патрубке на сплошной поверхности ножевой заслонки. Для их удаления с помощью ручек, либо гидро- или пневмоприводов перемещают ножевую заслонку в зазоре до полного совмещения проходного отверстия фланцев и сквозного отверстия в пластине ножевой заслонки. Уплотнительные элементы 5, плотно прижимаемые к сторонам ножевой заслонки 7 посредством распорных элементов 6, препятствуют проникновению загрязняющих частиц в зазор 3 между ножевой заслонкой 7 и фланцами 1.
После удаления загрязняющих частиц ножевую заслонку переводят в исходное положение, перемещая в зазоре за ручки или с помощью привода.
Заявляемое устройство обеспечивает достаточную газоплотность, исключение попадания крупных кусков сыпучего материала между самой ножевой заслонкой и фланцами, а также простоту восстановления уплотнения на рабочем месте - без замены основных узлов устройства.
Изготовлен шиберный затвор, фланцы которого выполнены из горячекатаных равнополочных уголков 50×50×5 мм ГОСТ 8509-86, два фланца стянуты между собой болтами М8×50 с образованием прямоугольной рамки размерами Д×Ш×В 500×500×126 мм с отверстием 400×400 мм. Ножевая заслонка изготовлена из горячекатаной листовой углеродистой стали толщиной 8 мм и имеет размер Д×Ш 1060×435 мм. В заслонке выполнено прямоугольное отверстие размерами 400×400 мм, совпадающие с размерами отверстия присоединительного фланца из уголка. Уплотнительный элемент изготовлен из фторопласта, что позволяет сохранять определенную плотность при температуре до 250°С. В качестве распорного элемента применяется полая силиконовая трубка или силиконовый шнур с рабочей температурой до 300°С. Масса образца изделия составляет около 50 кг.