ЗАТВОР БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ (ВАРИАНТЫ)
QUICK OPERATION SHUTTER (VERSIONS)

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 затвор, включающий откидные болты с гайками, закрепленные на осях по периметру сосуда, и крышку с радиальными пазами, при этом откидные болты снабжены пружинами с выступами, а крышка имеет кольцевой выступ, взаимодействующий с выступами болтов (авторское свидетельство СССР № 583343, МКИ F16J 13/06, 05.12.1977 г.).
Недостатком аналога является то, что герметичность обеспечивается затяжкой с усилием каждой гайки откидного болта, что требует большой трудоемкости снятия крышки при выполнении профилактических работ по очистке нефтяного фильтра.
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, MKИ F16J 13/02, В01J 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).
Недостатками аналога являются 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 являются 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, разделяющего 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.).
Недостатками аналога является недостаточная герметичность затвора, возникающая из-за сложности эксплуатации, а также сложность изготовления затвора и наличие отдельного гидропривода.
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.
Недостатками прототипа являются невысокая герметичность затвора, обусловленная ограниченным углом сектора эффективной работы запорного устройства, строго определенным расположением этого сектора в горизонтальной плоскости, а также сложностью настройки запорного устройства на работу в этом секторе. Действительно, начальное положение запорного устройства, способного создавать максимальный эффект затяжки, с одной стороны определяется угловым расположением его элементов, зависящим от положения в горизонтальной плоскости втулок кронштейнов, расположенных на резьбовой части крышки, с другой - положением этих же втулок, но соответствующих условию контактного соприкосновения уплотняемой поверхности с уплотнительным элементом. Но даже при выполнении этого условия, при вращении резьбовой части крышки происходит непрерывное изменение угла между вектором силы, образующей крутящий момент, и прямой, соединяющей точку приложения силы с центром окружности резьбовой части крышки. Отсюда следует, что запорный механизм имеет ограничения по значению угла сектора его работы в горизонтальной плоскости, в которой крутящий момент непрерывно изменяется: от некоторого минимального значения до максимального под действием перераспределения сил его образующих и создающих негативное силовое замыкание элементов механизма. Это свойство запорного механизма отрицательно влияет на эксплуатационные свойства его работы, понижает усилие затяжки и, как следствие, ухудшает герметичность соединения.
Задачей изобретения является повышение герметичности затвора путем увеличения силы сжатия, действующей на уплотнительный элемент.
Поставленная задача решается тем, что в затворе быстродействующем, содержащим 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, в отличие от прототипа 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.
Поставленная задача решается по второму варианту тем, что в затворе быстродействующем, содержащим крышку, установленную на резьбе в корпусе, со 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, в отличие от прототипа 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.
Существо изобретения поясняется чертежом. На фиг.1 изображен затвор быстродействующий по первому варианту, на фиг.2 показано сечение, поясняющее конструкцию затвора, на фиг.3 показаны различные положения запорного устройства в горизонтальной плоскости и направление вектора силы F, вызывающей максимальный крутящий момент, на фиг.4 изображен затвор быстродействующий по второму варианту.
Затвор быстродействующий по первому варианту содержит крышку 1, установленную на резьбе корпуса 2, две втулки кронштейнов 3, закрепленные на диаметрально противоположных сторонах резьбовой части крышки 4, уплотнительный элемент 5. Запорное устройство выполнено в виде двух планок 6 с жестко закрепленными на каждой из них пальцами 7, двух подвижных тяг 8, кольцевого захвата 9, закрепленного на кронштейне 10, гибкой связи 11, соединенной одним концом с одной из подвижных тяг 8, а другим - со штифтом 12. Резьбовая втулка 13 связана с подвижными тягами 8.
Затвор быстродействующий по второму варианту содержит ворот 14, установленный на кронштейне 10.
Затвор быстродействующий работает следующим образом. Устанавливаем уплотнительный элемент 5 в паз на горизонтальной плоскости резьбы корпуса 2. Устанавливаем на кронштейн 10 кольцевой захват 9, скрепленный с одной из подвижных тяг 8. Устанавливаем крышку 1 на горизонтальную плоскость резьбы корпуса 2. Далее устанавливаем резьбовую часть крышки 4 на резьбу корпуса 2 и проворачиваем ее до упора, что означает контактное соприкосновение уплотняющей поверхности крышки 1 с уплотнительным элементом 5. После этого устанавливаем пальцы 7, жестко скрепленные с планками 6 запорного устройства, во втулки кроншейнов 3, закрепленных на диаметрально противоположных сторонах резьбовой части крышки 4. Затем соединяем гибкую связь 11 одним концом со штифтом 12, а другим - с другой подвижной тягой 8 (по первому варианту) и, вращая резьбовую втулку 13, осуществляем перемещение подвижных тяг 8 во встречном направлении.
По второму варианту второй конец гибкой связи 11 соединен с воротом 14, который осуществляет ее натяжение.
При этом гибкая связь 11, перемещаясь, воздействует на штифт 12, создавая силу F (фиг.3), вектор которой, в отличие от прототипа, во время вращательного движения резьбовой части крышки 4 в горизонтальной плоскости, независимо от положения осей втулок кронштейна 3, всегда направлен по касательной к резьбе корпуса 2, создавая максимальный крутящий момент, воздействующий на резьбовую часть крышки 4, и оптимальные силы, изгибающие планки 6 запорного устройства.
При разворачивании резьбовой части крышки 4 кольцевой захват 9 поворачивается вокруг кронштейна 10 таким образом, что вектор силы F действует в противоположном направлении (фиг.3).
Преимуществом заявляемого быстродействующего затвора является гарантированное обеспечение его высокой герметичности, поскольку предлагаемое техническое решение, а именно: введение гибкой связи, в отличие от прототипа, обеспечивает максимальный крутящий момент (вектор силы касателен поверхности резьбовой части крышки и перпендикулярен радиусу), независимо от положения в горизонтальной плоскости втулок кронштейнов 3, закрепленных на резьбовой части крышки (фиг.3).
Это свойство позволяет унифицировать резьбовые части крышек с расположенными на них втулками для всех корпусов затворов одинаковой серии.