КОЖУХ БАЙОНЕТНОГО ЗАТВОРА ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Полезная модель относится к области нефтегазовой, нефтехимической и химической промышленности, а именно к защитным кожухам для затворов байонетного типа, применяемых на трубопроводах, сосудах и аппаратах, работающих под давлением.
Байонетные затворы, как правило, эксплуатируются на открытом воздухе. Пыль и грязь, попадающие в конструктивные зазоры между зубьями крышки и корпуса, являются основными факторами абразивного износа зубьев и уплотнительной поверхности затвора, что снижает срок его службы. Кроме того абразивные загрязнения могут служить причиной образования задиров на контактных поверхностях зубьев байонетного затвора при попытке его открытия, что может привести к его повреждению или заклиниванию крышки в корпусе. В свою очередь это приводит к тому, что байонетный затвор перестает открываться. Кроме того, при понижении температуры воздуха в зазорах возможно образование наледи, что также приводит к затруднениям при открытии байонетного затвора.
Известно устройство кожуха для защиты привалочных поверхностей байонетных затворов от загрязнений по патенту на полезную модель RU 200378 U1, МПК F16J 13/16, публикация 21.10.2020 г.
Кожух байонетного затвора, включающий защитное кольцо, имеющее возможность крепления к лицевой поверхности крышки затвора с перекрытием зазора между зубьями корпуса и крышки затвора, а также уплотнение, выполненное в виде кольцевого элемента, который прикреплен к защитному кольцу с возможностью контакта с лицевой поверхностью корпуса затвора. Возможен вариант, где защитное кольцо имеет отверстия для крепления к крышке посредством болтов. Существует вариант, в котором защитное кольцо выполнено плоским. Существует также вариант, в котором защитное кольцо имеет ступенчатый профиль. Существует вариант, где уплотнение прикреплено к защитному кольцу посредством разъемного соединения. Существует вариант, в котором уплотнение имеет кольцевое углубление, в котором размещен край защитного кольца. Возможен вариант, в котором защитное кольцо имеет проставку, проходящую поперек плоскости защитного кольца, для контакта с поверхностью крышки, находящейся за ее лицевой поверхностью.
Известное устройство кожуха для защиты привалочных поверхностей байонетных затворов от загрязнений имеет следующий недостаток:
ввиду того, что уплотнение жестко зажато между защитным кольцом, закрепленным на крышке, и лицевой поверхностью корпуса байонетного затвора, даже при минимальном размере деформации уплотнения возникает значительная сила трения от реакции сжатого уплотнения при открытии/закрытии крышки вращением вокруг своей оси относительно корпуса байонетного затвора. А для определения минимального размера деформации уплотнения необходимо учитывать не только предварительно рассчитанную деформацию для обеспечения гарантированной герметизации защищаемых поверхностей, но и возможное неблагоприятное соотношение допусков размеров деталей корпуса, крышки байонетного затвора и защитного кольца. Ввиду этого, примененный тип герметизации, широко известный при уплотнении неподвижных сопряженных поверхностей, весьма проблематично применять в байонетном затворе, учитывая, что уплотнение в рабочем положении закрытого байонетного затвора в течение длительного времени будет прижато к лакокрасочному покрытию лицевой поверхности корпуса байонетного затвора. Поэтому усилие открытия байонетного затвора в этом случае будет недопустимо высоким.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности работы байонетного затвора, без ухудшения эргономических показателей, регламентируемых ГОСТ 21753-76, что приводит к увеличению срока его эксплуатации.
Сущность предполагаемой полезной модели заключается в том, что заявленный кожух байонетного затвора, имеющий защитное кольцо ступенчатого профиля, закрепленное на крышке байонетного затвора, и уплотнение, прикрепленное к нему при помощи прижимных планок и резьбовых крепежных элементов, которое контактирует с тороидальной поверхностью дополнительного углового выступа корпуса байонетного затвора, что позволяет перекрыть зазор между зубьями корпуса и крышки байонетного затвора. Данная конструкция предотвращает попадание загрязнений и атмосферных осадков на контактные поверхности байонетного затвора, повышая надежность работы байонетного затвора без ухудшения эргономических показателей, регламентируемых ГОСТ 21753-76.
Технический результат от использования полезной модели решается за счет того, что кожух байонетного затвора для защиты контактных поверхностей от загрязнений включает защитное кольцо ступенчатого профиля, имеющее отверстия для возможности крепления к лицевой поверхности крышки байонетного затвора посредством болтов, а также уплотнение, выполненное в виде кольцевого элемента, прикрепленного к защитному кольцу ступенчатого профиля посредством разъемного соединения. При этом корпус байонетного затвора содержит дополнительный угловой выступ, расположенный между лицевой поверхностью и наружными плоскостями зубьев корпуса байонетного затвора, образованный внутренней цилиндрической и торцевой поверхностями, создающими в своем сопряжении тороидальную поверхность. Защитное кольцо ступенчатого профиля выполнено с проточкой наружной поверхности и кольцевой канавкой в ней. Уплотнение выполнено в виде плоского сплошного кольца, имеющего по внутреннему контуру бурт для фиксации в кольцевой канавке, и закреплено при помощи дополнительных прижимных планок и резьбовых крепежных элементов. Наружная часть уплотнения имеет контакт с тороидальной поверхностью углового выступа корпуса байонетного затвора, перекрывая зазор между зубьями корпуса и крышки байонетного затвора, тем самым, создавая защиту контактных поверхностей от загрязнений.
Конструкция кожуха байонетного затвора поясняется следующими чертежами:
На фиг. 1 изображен общий вид байонетного затвора с кожухом.
На фиг. 2 изображен байонетный затвор при закрытом положении - поперечное сечение А-А.
На фиг. 3 изображено поперечное сечение кожуха при закрытом положении затвора - увеличенный выносной вид Б.
Байонетный затвор (фиг. 1) содержит корпус 1, крышку 2, поворотный рычаг 3 и рычаг-шестерню 4. Корпус 1 и крышка 2 байонетного затвора имеют ответные зубья, образующие байонетное соединение. В закрытом состоянии байонетного затвора образуются конструктивные зазоры между зубьями крышки 2 и корпуса 1 байонетного затвора. Поворотный рычаг 3 байонетного затвора обеспечивает шарнирное соединение крышки 2 с корпусом 1 байонетного затвора. Рычаг-шестерня 4 обеспечивает вращение крышки 2 вокруг своей оси относительно корпуса 1 байонетного затвора. Кожух 5 байонетного затвора для защиты контактных поверхностей от загрязнений устанавливается непосредственно на крышку 2 байонетного затвора между корпусом 1 и поворотным рычагом 3 байонетного затвора.
Корпус 1 байонетного затвора (фиг. 3) содержит дополнительный угловой выступ, расположенный между лицевой поверхностью и наружными плоскостями зубьев корпуса 1 байонетного затвора, образованный внутренней цилиндрической 6 и торцевой поверхностями 7, создающими в своем сопряжении тороидальную поверхность 8.
Защитное кольцо ступенчатого профиля 9 (фиг. 2, фиг. 3) выполнено с проточкой 10 наружной поверхности и кольцевой канавкой 11 в ней. Защитное кольцо ступенчатого профиля 9 закрепляется на лицевой поверхности крышки 2 байонетного затвора через имеющиеся отверстия посредством болтов 12.
Уплотнение 13 (фиг. 2, фиг. 3) выполнено в виде плоского сплошного кольца, имеющего по внутреннему контуру бурт. Уплотнение 13 фиксируется буртом в кольцевой канавке 11 защитного кольца ступенчатого профиля 9, в плоскости, параллельной лицевой поверхности крышки байонетного затвора, при помощи прижимных планок 14 и резьбовых крепежных элементов 15. В закрытом положении байонетного затвора наружная часть уплотнения 13 контактирует с тороидальной поверхностью 8, перекрывая зазор между зубьями корпуса 1 и крышки 2 байонетного затвора.
Элементы кожуха 5 байонетного затвора могут быть выполнены из различных материалов. В частности, для защитного кольца ступенчатого профиля 9 могут быть использованы материалы, обеспечивающие достаточную механическую прочность конструкции и стойкость к внешним воздействиям: углеродистые и легированные стали, алюминиевые и медные сплавы, полимерные материалы, пластики и т.д.
Для уплотнения 13 могут использоваться эластичные полимерные материалы, обеспечивающие плотное прилегание к уплотняемой поверхности и обладающие стойкостью к внешним воздействиям: различные марки резины, полиуретана, силикона и т.д.
Кожух байонетного затвора для защиты контактных поверхностей от загрязнений работает следующим образом (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3).
Для закрытия байонетного затвора крышка 2 с помощью поворотного рычага 3 прижимается к корпусу 1, при этом зубья крышки 2 проходят между впадинами, образованными зубьями корпуса 1. При повороте крышки 2 с помощью рычага-шестерни 4 происходит ее вращение вокруг своей оси относительно корпуса байонетного затвора, обеспечивающее зацепление зубьев с образованием байонетного соединения. При этом наружная часть уплотнения 13 кожуха 5 байонетного затвора, перемещаясь вместе с крышкой 2, контактирует с тороидальной поверхностью 8, создавая надежный уплотняющий поясок в виде замкнутой линии, не вызывающий больших сил трения при повороте крышки 2 вокруг своей оси относительно корпуса 1 байонетного затвора. За счет этого закрывается зазор между крышкой 2 и корпусом 1 байонетного затвора, и обеспечивается защита контактных поверхностей зубьев корпуса 1 и крышки 2 байонетного затвора от попадания загрязнений и атмосферных осадков. При этом не ухудшаются эргономические показатели, регламентируемые ГОСТ 21753-76 по максимально допустимому усилию на рычаге-шестерне 4 при повороте крышки 2 вокруг своей оси относительно корпуса 1 байонетного затвора.
Проведенные испытания на ОАО «Волгограднефтемаш» показали, что использование заявленного кожуха байонетного затвора для защиты контактных поверхностей зубьев корпуса и крышки байонетного затвора от загрязнений не приводит к существенному увеличению усилия на рычаге-шестерне при открытии/закрытии крышки. Величина этого усилия находится в пределах допустимых усилий на рычагах управления согласно ГОСТ 21753-76.
Использование данной конструкции позволяет повысить надежность работы байонетного затвора, без ухудшения эргономических показателей регламентируемых ГОСТ 21753-76, что приведет к увеличению срока его эксплуатации.