Заслонка поворотная дисковая

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре и может применяться в качестве запорного или регулирующего устройства в трубопроводах различного назначения.
Аналогом полезной модели является трёхэксцентриситетная дисковая заслонка (заявка GB 1536837), в которой поверхность уплотнения седла выполнена в виде усечённого конуса, ось симметрии которого наклонена к оси симметрии проходного отверстия корпуса, а само седло установлено в корпусе наклонно к той же оси. При этом поворотный диск консольно закреплён на приводном валу. Вал установлен в корпусе перпендикулярно оси симметрии проходного отверстия и со смещением относительно указанной оси. Таким образом, образуются три эксцентрика: первый – за счёт консольной установки диска на приводном валу; второй – за счёт установки вала со смещением относительно оси корпуса; третий – за счет наклонного положения конусной уплотняющей поверхности седла.
Прототипом полезной модели является заслонка поворотная дисковая (пат. № 8438, опубл. 16.11.1998 г.), содержащая патрубок, корпус с размещённым в нём седлом, поворотный диск, закреплённый на приводном валу, установленном в корпусе перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия и со смещением относительно указанной оси, при этом уплотнительная поверхность седла выполнена в виде цилиндрической поверхности, ось симметрии которой наклонена к оси симметрии проходного отверстия корпуса и имеет в каждом сечении, перпендикулярном оси симметрии проходного отверстия корпуса, окружность правильной формы, при этом диск закреплён на валу консольно.
Недостатком данных полезных моделей является низкие эксплуатационные характеристики, обусловленные сложностью обеспечения герметичности корпуса дисковой заслонки в связи с необходимостью выполнения корпуса сборным, а также потеря герметичности конструкции заслонки поворотной дисковой в результате деформации, вследствие удара диска о седло и возникающего гидроудара при закрывании, и кавитационного, гидроабразивного и коррозионного износа седла в процессе эксплуатации.
Задачей полезной модели является усовершенствование конструкции заслонки поворотной дисковой, обеспечивающее повышение ее срока службы.
Техническим результатом является повышения эксплуатационных характеристик заслонки дисковой поворотной.
Технический результат достигается тем, что заслонка поворотная дисковая содержит корпус с размещённым в нём седлом, поворотный диск, закреплённый на приводном валу, установленном в корпусе перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия и со смещением относительно указанной оси, уплотнительная поверхность седла выполнена в виде цилиндрической поверхности, ось симметрии которой наклонена к оси симметрии проходного отверстия корпуса и имеет в каждом сечении, перпендикулярном оси симметрии проходного отверстия корпуса, окружность правильной формы, диск закреплён на валу консольно, при этом корпус выполнен цельным и имеет на внутренней цилиндрической поверхности кольцевую проточку для фиксации седла, расположение которой обеспечивает  точное сопряжение уплотнительных поверхностей седла и поворотного диска в закрытом положении, при этом геометрические параметры кольцевой проточки соответствуют геометрическим параметрам седла, а седло выполнено из материала с эффектом памяти формы.
Изготовление корпуса сборным, состоящим из патрубка и самого корпуса, обусловлено необходимостью фиксации седла в корпусе заслонки поворотной дисковой, что в свою очередь создает дополнительную линию разъема (места стыковки патрубка и корпуса). В связи с этим возникает  необходимость обеспечения герметичности корпуса дисковой заслонки по линии разъема в местах стыка патрубка и корпуса в момент монтажа и  на протяжении всего срока эксплуатации заслонки поворотной дисковой.
Изготовления корпуса заслонки поворотной дисковой цельной конструкции позволяет избежать дополнительных мест стыковки и линий разъема за счет упрощения общей компоновки заслонки поворотной дисковой и уменьшения количества сборочных единиц, а, следовательно, обеспечивает её максимальную герметичность.
Выполнение на внутренней цилиндрической поверхности корпуса кольцевой проточки, геометрические параметры которой соответствуют геометрическим параметрам седла, позволяет жестко зафиксировать седло в корпусе, что обеспечивает точность сопряжения уплотнительных поверхностей седла с поворотным диском в закрытом положении, а также повышение герметичности конструкции заслонки дисковой поворотной.
Потеря герметичности в процессе эксплуатации обусловлена деформированием седла в результате удара диска о седло при закрывании и вследствие возникающих гидроударов. Деформирование седла в результате удара диска о седло при закрывании и вследствие возникающих гидроударов в процессе эксплуатации способствует снижению срока службы седла, что также является недостатком существующих конструкций заслонок поворотных дисковых.
Снижению срока службы седла, а также потери герметичности конструкции заслонки поворотной дисковой в процессе эксплуатации способствуют низкие физико-механические свойства материалов, из которых изготовлено седло, обуславливающие пониженную стойкость к кавитационному (обусловленной явлениями вскипания и схлопывания пузырей в потоке жидкости при резком изменении сечения потока и, как, следствие, изменении давления, возникающего при различных положениях заслонки при закрывании), гидроабразивному и коррозионному видам износа.
Изготовление седла из материала с эффектом памяти формы за счет особенностей физико-механических свойств, позволяет обеспечить самофиксацию при монтаже седла в кольцевой проточке, а также уменьшить величину остаточной деформации при механическом воздействии, что позволяет повысить стойкость седла к кавитационному и гидроабразивному видам износа, тем самым повышая срок службы седла и эксплуатационные характеристики заслонки поворотной дисковой. Уменьшение величины остаточной деформации и повышение стойкости седла к кавитационному и гидроабразивному видам износа обеспечивается благодаря явлению псевдоупругости (сверхэластичности) и способностью к возвратным деформациям при фазовых превращениях материала с эффектом памяти формы.
Так при охлаждении седла из материала с эффектом памяти формы происходит переход материала из аустенитного состояния в мартенситное, и седло приобретает геометрическую форму и размеры, характерные для низкотемпературного состояния материала с эффектом памяти формы. После чего седло размещается с последующим нагревом в кольцевой проточке, выполненной на внутренней цилиндрической поверхности корпуса заслонки поворотной дисковой. При этом геометрические параметры кольцевой проточки соответствуют геометрическим параметрам седла. При нагревании происходит обратный фазовый переход из мартенситного состояния в аустенитное, что способствует возникновению возвратных напряжений и восстановлению первоначальных геометрической формы и размеров седла. В результате происходит самоцентрирование и самофиксирование седла в кольцевой проточке, что обеспечивает точность сопряжения уплотнительных поверхностей седла и поворотного диска в закрытом положении.
При закрывании диска заслонки поворотной дисковой происходит перекрытие потока, в результате чего образуется разница в давлениях. Это приводит к удару диска о седло. Следствием таких ударов является деформация седла, накопление которой приводит к потере герметичности в закрытом положении заслонки поворотной дисковой или к выбиванию седла из корпуса, что в целом ухудшает эксплуатационные характеристики и сокращает срок службы заслонки поворотной дисковой. Таким образом, изготовление седла из материала с эффектом памяти формы, благодаря явлению псевдоупругости, позволяет восстановить первоначальную геометрию седла после снятия нагрузки, превышающую упругую деформации. В связи с этим,  накопление повреждений в результате удара диска о седло при закрытии заслонки поворотной дисковой происходит значительно медленнее, чем у классических материалов и сплавов, и как следствие, повышается срок службы седла, а также заслонки поворотной дисковой в целом.
Благодаря явлению псевдоупругости материала с эффектом памяти формы, повышается износостойкость седла к гидроабразивному и кавитационному износам, обусловленным явлениями вскипания и схлопывания пузырей в потоке жидкости при резком изменении сечения потока и, как следствие, изменении давления. Это связано со снижением скорости накопления остаточной деформации в результате воздействия абразивных частиц или динамических ударных воздействий в результате кавитации, сопровождаемой образованием пузырей (вскипание) и схлопыванием пузырей, которые образуется при частично перекрытой заслонке, приводящих к резкому изменению давления (снижению давления до значения давления насыщенного пара) в потоке жидкости до заслонки и после, что в свою очередь создаёт условия для образования пузырей (вскипание) и последующего их схлопывания (кавитации).
Материал с эффектом памяти формы имеет повышенную коррозионную стойкость к агрессивным средам, как к щелочным, так и кислотным, что также обуславливает их широкое применение для изделий, работающих в условиях агрессивной среды.
Таким образом, совокупность приведенных конструктивных признаков обеспечивает достижение заявляемого технического результата.
На фиг. 1 изображена заслонка поворотная дисковая.
На фиг. 2 изображен корпус заслонки поворотной дисковой.
Заслонка поворотная дисковая, включающая корпус 1 с кольцевой проточкой 5, выполненной на внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1, для фиксации седла 2, изготовленного из материала с эффектом памяти формы, приводной вал 4, установленный в корпус 1, на котором закрепляют поворотный диск 3 перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия и со смещением относительно указанной оси, при этом уплотнительная поверхность седла 2 выполнена в виде цилиндрической поверхности, ось симметрии которой наклонена к оси симметрии проходного отверстия корпуса 1 и имеет в каждом сечении, перпендикулярном оси симметрии проходного отверстия корпуса 1, окружность правильной формы.
Монтаж заслонки поворотной дисковой осуществляют следующим образом: седло 2 изготовленное из материала с эффектом памяти формы, охлаждают парами жидкого азота до температуры соответствующей низкотемпературному фазовому состоянию материала с эффектом памяти формы (мартенсит), после чего седло 2 приобретает геометрическую форму и размеры, характерные для низкотемпературного состояния материала с эффектом памяти формы, позволяющие с легкостью осуществить монтаж седла 2 в кольцевую проточку 5 на внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1. После чего седло 2 нагревают до температуры соответствующей высокотемпературному фазовому состоянию материала с эффектом памяти формы (аустенит). В связи с этим происходит обратный фазовый переход из мартенситного состояния в аустенитное, что способствует возникновению возвратных напряжений и восстановлению первоначальных геометрической формы и размеров седла 2, обеспечивающих его самоцентрирование и самофиксирование в кольцевой проточке 5, выполненной на внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1. Уплотнительная поверхность седла 2 выполнена в виде цилиндрической поверхности, ось симметрии которой наклонена к оси симметрии проходного отверстия корпуса 1 и имеет в каждом сечении, перпендикулярном оси симметрии проходного отверстия корпуса 1, окружность правильной формы. После чего в корпус 1 устанавливают приводной вал 4, на котором закрепляют консольно поворотный диск 3.
Таким образом, предлагаемая конструкция заслонки поворотной дисковой, обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик конструкции в целом, а также увеличение срока службы седла.