ОБРАТНЫЙ ЗАТВОР Российский патент 1998 года по МПК F16K15/03 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано при необходимости перекрытия обратного потока жидкой рабочей среды в трубопроводах большого диаметра.

Известны обратные затворы [1], изготавливаемые для перекрытия обратного потока в трубопроводах диаметром от 1200 мм до 2000 мм.

Затвор такой конструкции содержит корпус, установленный в корпусе поворотный диск и демпфер. Затвор открывается поворотом диска при подаче рабочей среды под диск, после чего диск удерживается в открытом положении подъемной силой, возникающей от напора скоростного потока. При обратном потоке среды диск под действием собственной массы и среды закрывается. Плавная посадка диска на седло обеспечивается демпфером.

Недостатком описанного обратного затвора является малая степень его открытия под действием рабочего потока, вызывающая большие гидравлические потери на диске, а также большая инерционность диска.

Известен обратный затвор [2], в котором для увеличения угла открытия поворотного диска, снижения гидравлических потерь в затворе и уменьшения инерционности диска на рабочем диске установлено подъемное аэродинамическое крыло.

Набегающий поток рабочей среды создает на аэродинамическом крыле дополнительную подъемную силу, обеспечивающую дополнительное перемещение диска в открытое положение. При изменении направления потока в трубопроводе на обратное рабочая среда, воздействуя на аэродинамическое крыло, создает дополнительную силу, направленную на закрытие затвора.

Использование аэродинамического крыла в указанных целях не дает достаточного эффекта.

Аналогом, наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков, является обратный зазор [3], в котором для увеличения угла открытия поворотного диска и снижения гидравлического сопротивления затвора используется связанный с диском кинематически гидропривод одностороннего действия, рабочая полость которого соединена гибким трубопроводом с напорной полостью затвора.

Под действием прямого потока рабочей среды диск не выводится полностью в открытое положение. Дальнейшее перемещение диска осуществляется с помощью гидропривода, увеличивающего силу воздействия рабочей среды на диск.

Недостатком прототипа является относительно высокое гидравлическое сопротивление обратного затвора потоку рабочей среды в открытом положении, вызванное низкой эффективностью использования энергии потока для воздействия на поворотный диск затвора.

Изобретение решает задачу дальнейшего снижения гидравлического сопротивления обратного затвора, повышения надежности его работы за счет повышения эффективности использования энергии потока рабочей среды для воздействия на диск и повышения чувствительности диска к изменениям параметров рабочего потока.

Заявляемый обратный затвор содержит корпус, установленный в корпусе на валу поворотный запорный диск, разделяющий проточную часть корпуса на входную и выходную полости, и кинематически связанный с валом и диском гидропривод, одна из рабочих полостей которого сообщена трубопроводом с входной полостью корпуса. Технический эффект в затворе достигается за счет сообщения второй рабочей полости гидропривода с выходной полостью корпуса трубопроводом, изогнутым в выходной полости навстречу обратному потоку, изгиба концевой части трубопровода, сообщающего первую рабочую полость гидропривода с входной полостью корпуса, навстречу прямому потоку, снабжения каждого трубопровода насадком с каналом в форме конфузора, переходящего в диффузор, и размещения изогнутой концевой части каждого трубопровода в наиболее узком сечении канала насадка с образованием в канале кольцевой щели для прохода среды.

Существо изобретения поясняется чертежами, на фиг.1 и 2 которого изображен общий вид заявляемого обратного затвора, на фиг.3 - обратный затвор в разрезе, на фиг. 4 и 5 - насадки в разрезе, на фиг.6 - гидропривод в разрезе.

Обратный затвор содержит корпус 1, установленный в корпусе на валу 2 поворотный запорный диск 3, разделяющий проточную часть корпуса на входную 4 и выходную 5 полости. С валом и диском связан при помощи рычага 6 поршень 7 гидропривода 8. Полость 9 гидропривода сообщена трубопроводом 10 с входной полостью 4 корпуса, полость 11 гидропривода сообщена трубопроводом 12 с выходной полостью 5 корпуса. Концевая часть 13 трубопровода 10 изогнута навстречу прямому потоку. Концевая часть 14 трубопровода 12 изогнута навстречу обратному потоку. Трубопровод 10 снабжен насадком 15 с каналом, имеющим конусообразный участок 16, переходящий в конусообразный участок 17. В наиболее узком сечении 18 канала размещена концевая часть 13 трубопровода 10, образующая в канале кольцевую щель 19 для прохода среды. Трубопровод 12 снабжен насадком 20 с каналом, имеющим конусообразный участок 21, переходящий в конусообразный участок 22. В наиболее узком сечении 23 канала размещена концевая часть 14 трубопровода 12, образующая в канале кольцевую щель 24 для прохода среды. Для уменьшения скорости поворота диска 3 на конечном участке закрытия с рычагом 6 соединен демпфер 25.

Обратный затвор работает следующим образом.

После запуска насоса прямой поток рабочей среды, поступая во входную полость 4 корпуса, встречает на своем пути насадок 15 и изогнутый навстречу потоку концевой участок 13 трубопровода 10. На входе в трубопровод 10 устанавливается давление, равное гидродинамическому давлению рабочего потока во входной полости 4. Такое же давление, за вычетом гидравлических потерь в трубопроводе 10, устанавливается в полости 9 гидропривода 8. Одновременно с этим основная масса рабочего потока, воздействуя на поверхность диска 3, начинает поворот диска в открытое положение. Рабочая среда, преодолев проходное сечение обратного затвора, поступает в выходную полость 5.

В полости 11 гидропривода 8, сообщенной трубопроводом 12 с выходной полостью 5 корпуса, устанавливается давление, не превышающее гидростатического давления рабочего потока в выходной полости 5. При этом часть рабочей среды прямого потока, встретив на своем пути насадок 20, обращенный к потоку конфузором 21, ускоряется в конфузоре и в кольцевой щели 24, в результате чего при истечении струи потока в диффузор 22 в последнем создается разрежение. Часть рабочей среды из полости 11 гидропривода 8 перетекает по трубопроводу 12 в диффузор 22 и выходную полость 5. Насадок 20 работает на прямом потоке как эжектор. Давление в полости 11 гидропривода 8 снижается, в связи с чем разность усилий, прилагаемых к поршню 7 гидропривода от давления рабочей среды, возрастает. Поршень 7 перемещается и, воздействуя на рычаг 6, продолжает поворот диска 3 в открытое положение. Угол открытия диска увеличивается, гидравлическое сопротивление затвора рабочему потоку снижается.

В случае остановки насоса в системе может возникнуть ситуация, при которой давление в выходной полости 5 возрастает по сравнению с давлением во входной полости 4. При этом в сети возникает обратный поток, под напором которого диск 3 начинает закрываться. На входе в трубопровод 12 устанавливается давление, равное гидродинамическому давлению обратного потока в выходной полости 5. Давление в полости 11 гидропривода 8 повышается до величины, близкой к гидродинамическому давлению обратного потока в выходной полости 5 (за вычетом гидравлических потерь в трубопроводе 12). Давление в полости 9 гидропривода 8 снижается до уровня, не превышающего гидростатического давления обратного потока во входной полости 4. В то же время часть среды обратного потока, преодолевая конфузор 17 и истекая из кольцевой щели 19 насадка 15, создает разрежение в диффузоре 16. В результате этого часть рабочей среды из полости 9 гидропривода 8 перетекает по трубопроводу 10 в диффузор 16 и во входную полость 4 корпуса. Давление в полости 9 гидропривода продолжает снижаться. В случае возникновения в системе обратного потока насадок 15 выполняет функцию эжектора, благодаря чему разность усилий на поршне 7 гидропривода возрастает. Результирующая усилий, приложенных к поршню 7 гидропривода от давления среды обратного потока, начинает ускоренное перемещение поршня в исходное положение. Связанный с поршнем диск 3 быстро перекрывает проход обратному потоку среды через затвор. С приближением диска к седлу демпфер 25 тормозит его движение и обеспечивает плавную посадку на седло.

Источники информации.

1. Каталог "Промышленная трубопроводная арматура".-М., ЦИНТИхимнефтемаш, 1984, ч. 1, с.86.

2. Авт.св. СССР N1634919, кл. F 16 K 15/03, 1988.

3. Авт.св. СССР N1767264, кл. F 16 K 15/03, 1989.

Изобретение предназначено для использования при необходимости перекрытия обратного потока жидкой рабочей среды в трубопроводах большого диаметра. Обратный затвор содержит корпус, установленный в корпусе на валу поворотный диск, разделяющий проточную часть корпуса на входную и выходную полости. С валом и диском связан при помощи рычага поршень гидропривода. Полость гидропривода сообщена трубопроводом 10 с входной полостью корпуса, полость гидропривода сообщена трубопроводом 12 с выходной полостью корпуса. Концевая часть трубопровода 10 изогнута навстречу прямому потоку. Концевая часть трубопровода 12 изогнута навстречу обратному потоку. На концевых участках трубопроводов установлены насадки с каналами в форме конфузора, переходящего в диффузор. Один насадок работает как эжектор на обратном потоке среды в сети. Другой насадок работает как эжектор на прямом потоке среды. Использование насадков на трубопроводах увеличивает результирующее усилие на поршне гидропривода и повышает эффективность его работы. 6 ил.

Обратный затвор, содержащий корпус, установленный в корпусе на валу поворотный запорный диск, разделяющий проточную часть корпуса на входную и выходную полости, и кинематически связанный с валом и диском гидропривод, одна из рабочих полостей которого сообщена трубопроводом с входной полостью корпуса, отличающийся тем, что вторая рабочая полость гидропривода сообщена с выходной полостью корпуса трубопроводом, концевая часть которого изогнута в выходной полости навстречу обратному потоку, при этом концевая часть трубопровода, сообщающего рабочую полость гидропривода с входной полостью корпуса, изогнута во входной полости навстречу прямому потоку, каждый трубопровод снабжен насадком с каналом в форме конфузора, переходящего в диффузор, причем изогнутая концевая часть каждого трубопровода размещена в наименьшем сечении канала насадка с образованием в канале кольцевой щели для прохода среды.