Затвор

Техническое решение относится к области машиностроения, в частности к быстроразъемным соединениям для запирания крышек сосудов, аппаратов и днищ, концевых и тупиковых участков трубопроводов, работающих под давлением, эксплуатация которых связана с частыми открытием и закрытием, обеспечивая высокую надежность, герметичность и сравнительно быстрое открытие и закрытие крышек и днищ.
Известен затвор камеры приема - запуска (патент на изобретение РФ № 2437022, приоритет 17.05.2010, опубл. 20.12.2011 г.), включающий корпус, откидную крышку с узлом ее поворота, узел фиксации крышки, выполненный в виде закрепленного на крышке зубчатого сектора с двумя группами зубьев, съемной шестерни, закрепленных на корпусе двух осей для съемной шестерни и поворотного фиксатора. Зубчатый сектор выполнен с выемкой, в которую при закрытом положении крышки упирается поворотный фиксатор. Зубчатый сектор и поворотный фиксатор при закрытом положении крышки соединены съемной планкой, ось поворотного фиксатора соединена с шаровым краном предохранительного устройства. На секторных выступах крышки, входящих в байонетное зацепление с секторными выступами корпуса, выполнены предохранительные канавки, крышка выполнена выпуклой, на теле крышки закреплена ручка.
Общими признаками приведённого Затвора и заявляемого решения являются:
- полый корпус в форме на основе полого цилиндра с внутренним углублением,
- крышка, закрепленная на откидном рычаге, соединяющая крышку с корпусом,
- блокировочные элементы крышки,
- пластина с зубчатым сектором.
Недостатком приведенного решения является низкая надежность, так как крышка выполнена с возможностью поворота, поворотный механизм, испытывая нагрузки, под действием веса крышки может выйти из строя, а также ненадежным является реализованный в данном решении принцип соединения, при котором крышка содержит зубцы, а корпус - ответные углубления, что делает необходимым поворот крышки на определенный угол, а в случае его несоблюдения (проворачивание крышки), крышка может плохо зафиксироваться, и затвор будет ненадежным.
Наиболее близким к заявляемому решению является решение, раскрытое в патенте США № 8 596 484, приоритет 22.05.2012, описывающее затвор, содержащий корпус цилиндрической формы с отверстием, и крышку, соединенную шарнирно с корпусом с возможностью перемещения из открытого положения в закрытое, крышка содержит центральную вращательную пластину, на которой закреплены концы стержней, а другие концы стержней закреплены на сегментах кольца, расположенных  по периметру крышки, которые при вращении пластины под воздействием, передаваемым от пластины штокам, перемещаются от края пластины в соответствующее ответное углубление в корпусе, тем самым фиксируя крышку в отверстии корпуса.
Общими признаками приведённого Затвора и заявляемого решения являются:
- полый корпус в форме на основе цилиндра с внутренним углублением,
- крышка, закрепленная на откидном рычаге поворотного механизма,
- поворотный диск, выполненный с возможностью поворота вокруг своей оси,
- блокировочные элементы крышки, выполненные с возможностью радиального перемещения,
- рабочие концы блокировочных элементов крышки выполнены дугообразными, с возможностью вхождения в углубление в корпусе.
Недостатком приведенного решения является низкая надежность, так как конструкция крышки содержит множество узлов и деталей, например, блокировочные элементы состоят из штоков, сочлененных с кольцевыми стопорными элементами, при такой сложной конструкции при длительной эксплуатации затвора имеются высокие риски поломки отдельных узлов затвора.
Техническим результатом созданного решения является повышение надежности затвора.
Разработанный затвор обеспечивает безопасность устройства при требуемой герметичности и эксплуатационной надежности, удобство в работе, долговечность конструкции.
Технический результат достигается тем, что затвор, включающий полый корпус в форме на основе полого цилиндра с внутренним углублением, крышку, закрепленную на откидном рычаге поворотного механизма, соединяющего крышку с корпусом, поворотный диск, выполненный с возможностью поворота вокруг своей оси, блокировочные элементы крышки, выполненные с возможностью радиального перемещения, рабочие части блокировочных элементов крышки выполнены дугообразными с возможностью вхождения во внутреннее углубление корпуса, согласно техническому решению, крышка жестко закреплена на соответствующем конце откидного рычага, поворотный диск расположен на внешней стороне крышки, а блокировочные элементы крышки выполнены в виде лепестков, закрепленных с возможностью поворота одними своими концами на внутренней поверхности поворотного диска и дополнительно подвижно закреплены своими средними частями направляющими элементами на внешней поверхности крышки,  дополнительно содержит пластину с зубчатым сектором, жестко закрепленную на внешней поверхности поворотного диска.
В данном техническом решении внутреннее углубление – это кольцевая проточка, выполненная в корпусе затвора.
В данном техническом решении лепестки –это плоские детали в форме лепестков, выполняющие функцию блокировочных элементов затвора.
В данном техническом решении направляющие элементы – это детали, неподвижно закреплённые на крышке, позволяющие перемещаться по ним другим, связанным с ними, движущимся деталям, а именно, лепесткам, в определенном заданном направлении.
Рабочие концы лепестков могут быть заужены с одной стороны таким образом, чтобы при их вращении и одновременном радиальном перемещении от центра крышки за ее край во внутреннее углубление в корпусе вначале заходили зауженные рабочие части лепестков, а затем остальные рабочие части лепестков, то есть заужение рабочих частей лепестков выполнено походу движения лепестков крышки при ее закрытии, что обеспечивает более легкое и надежное закрытие.
Лепестки могут иметь углубления на своих боковых частях, такое конструктивное выполнение лепестков позволяет выполнить лепестки максимально больших размеров с максимально большими рабочими частями, при этом не увеличивая габариты крышки, так как данные углубления являются пазом для рабочих частей лепестков в открытом состоянии затвора, таким образом, за счет наличия указанных углублений рабочие части лепестков изготавливают максимальных размеров для увеличения площади сочленения рабочих поверхностей лепестков с соответствующими поверхностями углубления корпуса, тем самым уменьшается концентрация напряжений и обеспечивается максимальная надежность.
Затвор может дополнительно содержать уплотнитель, расположенный на внутренней торцевой стороне корпуса в месте соприкосновения с внутренней поверхностью крышки, что обеспечивает более герметичное и надежное закрытие.
Крышка жестко закреплена на откидном рычаге поворотного механизма, состоящего из шарнирно соединенных деталей, одна из которых жестко соединена с корпусом, а вторая является откидным рычагом и жестко соединена с крышкой. Такая конструкция является наиболее простой и надежной.
Поскольку надежность затвора в значительной степени зависит от надежности уплотняющих устройств, то в предлагаемой конструкции герметичность затвора достигается с помощью уплотнителя, расположенного в кольцевом пазу на торцевой стороне корпуса в месте соприкосновения с соответствующей внутренней поверхностью крышки. Такое расположение уплотнителя, а также отсутствие вращения крышки относительно корпуса исключает смещение уплотнительных элементов при закрытии или открытии затвора, обеспечивает надежность затвора при некотором износе не только уплотнительных элементов, но и уплотняемых поверхностей.
Рабочие части лепестков имеют дугообразную поверхность заданного радиуса, соответствующего радиусу внутреннего углубления в корпусе затвора, для создания максимальной площади соприкосновения рабочих поверхностей лепестков крышки и углубления корпуса, обеспечивая надежность затвора.
Количество лепестков устанавливается конструктивно, исходя из параметров затвора, в том числе его диаметра и свойств материала, а также заданных эксплуатационных параметров, в том числе давления сосуда.
На фиг.1 изображен общий вид затвора с открытой крышкой, на фиг.2 - общий вид крышки в разблокированном состоянии (без откидного рычага и без пластины с зубчатым сектором), на фиг.3 - общий вид крышки в заблокированном состоянии (без откидного рычага и без пластины с зубчатым сектором), на фиг. 4 – общий вид крышки, на фиг. 5 – затвор в заблокированном состоянии в разрезе, на фиг. 6 – общий вид лепестка.
Затвор включает корпус – 1 и крышку – 2. Крышка – 2 жестко закреплена на откидном рычаге – 3 поворотного механизма – 4, соединяющего корпус -1 с крышкой - 2. Корпус - 1 выполнен в форме на основе полого цилиндра с внутренним углублением - 5, а также уплотнителем – 6, расположенном в кольцевом пазу - 7 на торцевой стороне корпуса – 1.  Крышка – 2 включает пластину с зубчатым сектором – 8, жестко закреплённым на поворотном диске – 9, который закреплен посредством подшипникового механизма – 10 с возможностью поворота на оси подшипникового механизма – 10 на внешней стенке крышки – 2, лепестки – 11, закреплённые одними своими концами на внутренней поверхности поворотного диска – 9, а своими средними частями закрепленные с помощью направляющих элементов -12 на внешней поверхности крышки – 2. Лепестки – 11 имеют углубления – 13, выполненные на боковых частях.
Закрытие и открытие затвора осуществляется следующим образом.
При закрывании затвора крышка - 2 с помощью откидного рычага - 3 поворотного механизма- 4 поворачивается до контакта с уплотнительной поверхностью корпуса - 1. Затем с помощью рукоятки с соответствующим зубчатым концом, который вставляется в зубцы на зубчатом секторе – 8 крышки - 2, усилием одного человека приводится в действие поворотный диск - 9, так как зубчатый сектор - 8 жестко приварен к нему, а поворотный диск - 9 приводит в действие движение лепестков - 11, которые одними своими концами закреплены на поворотном диске - 9, вместе с движением поворотного диска – 9 лепестки начинают поворачиваться и радиально перемещаться по заданной направляющими элементами - 12 траектории так, что рабочие части лепестков располагаются во внутреннем углублении  - 5 корпуса - 1, прижимая и блокируя крышку – 2 в корпусе - 1.
Открытие затвора осуществляется таким же образом. С помощью рукоятки с соответствующим зубчатым концом, который вставляется в зубцы на зубчатом секторе – 8 крышки – 2, усилием одного человека приводится в действие поворотный диск - 9, так как зубчатый сектор - 8 жестко приварен к нему, а поворотный диск - 9 приводит в действие движение лепестков - 11, которые одними своими концами закреплены на поворотном диске - 9, вместе с движением поворотного диска - 9 лепестки начинают поворачиваться и радиально перемещаться по заданной направляющими элементами - 12 траектории так, что рабочие части лепестков выходят из внутреннего углубления  - 5 корпуса – 1 и располагаются на внешней поверхности крышки – 2 таким образом, что рабочие части лепестков крышки входят в углубления – 14 на боковых частях соседних лепестков. Крышка – 2 разблокирована. С помощью откидного рычага – 3 поворотного механизма – 4 открывают крышку – 2.
Техническое решение может быть использовано в нефтегазовой, нефтехимической, химической промышленности и других отраслях для обеспечения быстрого периодического доступа во внутреннюю полость сосудов и аппаратов, работающих под давлением: камер запуска и приема поточных средств в трубопроводы, фильтров - грязеуловителей, люков - лазов и др. в штатном режиме работы и при проведении обслуживания, ремонта и диагностического осмотра.