ЗАТВОР СОСУДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F16J13/12 

Изобретение относится к сосудам высокого давления, а его объектом является затвор такого сосуда, предназначенного для работы со средой как высокого давления, так и высокой температуры. Одной из предпочтительных областей использования являются затворы клапанов системы парораспределения паровой турбины.

Известны затворы сосудов высокого давления двух видов: с принудительным сохранением герметичности путем создания контактного давления с помощью крепежных элементов; с самоуплотнением путем создания контактного давления с помощью заклинивающего элемента в горловине сосуда. Последние являются более предпочтительными и наиболее близкими аналогами настоящего изобретения.

Известен затвор сосуда высокого давления, содержащий крышку, фланец с крепежными элементами и установленную в горловине сосуда кольцевую клиновую прокладку (1). Благодаря распорному усилию, создаваемому клиновой прокладкой, такой затвор обеспечивает высокую степень герметичности. Однако для этого необходимо обеспечить большое распорное усилие, а это приводит и к необходимости усиления торцевой части корпуса сосуда. В указанном затворе кольцевая клиновая прокладка, как и в других затворах такого вида, расположена с уширением к торцу корпуса сосуда. Так как при этой конструкции для демонтажа требуется приложение больших усилий, в описанном затворе применено специальное гидравлическое устройство, которое облегчает демонтаж, но вместе с тем усложняет конструкцию затвора. Кроме того данный затвор, как и другие затворы пробного вида, не учитывает особенностей работы в условиях высокой температуры рабочей среды, когда между корпусом сосуда и его крышкой возникает значительный температурный градиент, приводящий к изменению давления в клиновом соединении.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является затвор сосуда высокого давления, содержащий крышку, фланец с крепежными элементами, установленную в горловине сосуда кольцевую клиновую прокладку и бандажное кольцо вокруг горловины сосуда, скрепленное с фланцем (2). В этом известном затворе распорное усилие кольцевой клиновой прокладки нейтрализуется усилием сжатия бандажного кольца. Однако, как и в других известных затворах подобного вида, в указанном затворе необходимо приложение значительного вспомогательного усилия для открытия крышки и не предусмотрено обеспечение герметичности в условиях появления температурного градиента между корпусом сосуда, его крышкой и фланцем.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания затвора для сосуда, предназначенного для работы со средой высокого давления и температуры, который бы обеспечивал надежную герметизацию при различных температурных перемещениях крышки и фланца относительно корпуса сосуда и вместе с тем обеспечивал бы простоту и легкость демонтажа.

Эта задача решается в затворе для сосуда высокого давления, содержащем крышку, фланец с крепежными элементами, установленную в горловине сосуда кольцевую клиновую прокладку и бандажное кольцо вокруг горловины, скрепленное с фланцем сосуда, в котором, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, кольцевая клиновая прокладка установлена с утонением к торцу корпуса сосуда, ее клиновое сопряжение образовано с кольцевым выступом фланца и она подперта крышкой, соединенной с фланцем, при этом между бандажным кольцом и горловиной сосуда образовано второе клиновое сопряжение, аналогичное по углу клина первому, а между торцем корпуса сосуда и фланцем, а также между корпусом и бандажным кольцом предусмотрен зазор, достаточный для бездеформационных температурных расширений деталей клиновых сопряжений относительно друг друга.

При таком конструкционном выполнении затвора упомянутые клиновые сопряжения и зазор между корпусом сосуда и фланцем, за счет возможности перемещения фланца с крышкой в осевом направлении по этим клиновым сопряжениям, обеспечивают сохранение надежной герметизации при любых значениях относительных диаметральных изменений размеров корпуса сосуда и фланца с крышкой. Кроме того, при указанном расположении клиновой прокладки в горловине сосуда обеспечивается простота демонтажа затвора.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием примера его реализации, изображенного на прилагаемом чертеже, который показывает затвор для сосуда с рабочей средой высокого давления и температуры, в продольном разрезе.

Затвор, изображенный на чертеже, относится к клапанам паровой турбины, предназначенным для работы в условиях высоких давления и температуры. Клапан содержит корпус 1, крышку 2 и фланец 3 с крепежными элементами 4 и 5. Крепежные элементы 4, в частности шпильки, соединяют фланец 3 с крышкой 2, а крепежные элементы 5 - фланец 3 с бандажным кольцом 6 вокруг горловины сосуда.

В горловине корпуса 1 установлена кольцевая клиновая прокладка 7, сопрягающаяся с входящим в горловину кольцевым выступом 8 фланцев 3 и расположенная с утонением к торцу корпуса 1. С противоположной стороны эта прокладка 7 подперта крышкой 2. Между внешней поверхностью горловины корпуса 1 и бандажным кольцом 6 образовано другое клиновое сопряжение. Оно может быть образовано как с помощью вспомогательного клинового кольца, так и с помощью конических поверхностей 9 и 10 на горловине и в бандажном кольце, соответственно, как это выполнено в примере, изображенном на чертеже. Оба указанных клиновых сопряжения выполнены аналогичными, т.е. с одинаковым направлением угла наклона к продольной оси клапана и с равными или близкими значениями углов клина. При этом величина угла клиновых сопряжений должна быть такой, чтобы при действии усилий от температурного расширения обеспечить возможность относительных перемещений деталей, находящихся в клиновом сопряжении. Эта величина находится в пределах 30-45^o.

При расчетном усилии затяжки крепежных элементов 4 и 5 между торцем корпуса 1 и фланцем 3 должен оставаться зазор α, а между корпусом 1 и бандажным кольцом 6 - зазор β. Эти зазоры необходимы для бездеформационного упомянутого выше относительного перемещения деталей клиновых сопряжений при возникновении между ними значительного температурного градиента.

Для обеспечения разборки бандажное кольцо 6 может быть выполнено разрезным. Оно может быть выполнено также из двух половин, сваренных друг с другом при сборке, которые могут быть разделены при демонтаже разрезкой по сварным швам. Кольцо 6 может быть выполнено и цельным, если имеется возможность срезки горловины корпуса 1 сосуда и ее сварки кольцевым швом с корпусом 1. Возможны и другие варианты исполнения, обеспечивающие возможность сборки и демонтажа затвора.

Функционирование описанного затвора происходит, в основном, как и в других известных затворах с надежной герметизацией за счет расклинивающего эффекта в указанных клиновых сопряжениях. Вместе с тем, благодаря последним и указанным зазорам α и β, при возникновении значительных температурных градиентов между корпусом 1 и крышкой 2 с фланцем 3, они имеют возможность бездеформационных относительных перемещений с осевым скольжением по клиновым сопряжениям.

Источники информации, цитируемые в описании:
1. Авторское свидетельство СССР N 625080, F 16 J 13/12, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР N 376616, F 16 J 13/10, 1973.

Затвор предназначен для работы со средой высокого давления и высокой температуры. Кольцевая клиновая прокладка образует клиновое сопряжение с кольцевым выступом фланца, входящим в горловину, и расположена с утонением к торцу корпуса сосуда, а с противоположной стороны подперта крышкой, соединенной с фланцем. Между бандажным кольцом и горловиной образовано второе кольцевое сопряжение, аналогичное по углу клина первому, а между торцом корпуса сосуда и фланцем, а также между корпусом и бандажным кольцом предусмотрены зазоры, достаточные для бездеформационных температурных перемещений деталей клиновых сопряжений относительно друг друга. В результате обеспечивается надежная герметизация, простота и легкость демонтажа. 1 ил.

Затвор для сосуда высокого давления, содержащий крышку, фланец с крепежными элементами, кольцевую клиновую прокладку, установленную в горловине сосуда, и бандажное кольцо вокруг горловины, соединенное с фланцем, отличающийся тем, что кольцевая клиновая прокладка образует клиновое сопряжение с кольцевым выступом фланца, входящим в горловину, и расположена с утонением к торцу корпуса сосуда, а с противоположной стороны подперта крышкой, соединенной с фланцем, при этом между бандажным кольцом и горловиной образовано второе кольцевое сопряжение, аналогичное по углу клина первому, а между торцом корпуса сосуда и фланцем, а также между корпусом и бандажным кольцом предусмотрены зазоры, достаточные для бездеформационных температурных перемещений деталей клиновых сопряжений относительно друг друга.