ОБРАТНЫЙ ЗАТВОР С ПРИВОДНЫМ УСТРОЙСТВОМ Российский патент 2001 года по МПК F16K15/03 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для перекрытия обратного потока жидкой среды в трубопроводах.

Известен обратный затвор, содержащий корпус, поворотный диск и кинематически связанный с поворотным диском гидропривод одностороннего действия, рабочая полость которого соединена трубопроводом с корпусом затвора (а.с. СССР N 1767264, М.кл. F 16 K 15/03).

Рабочая среда, поступая в полость гидропривода, воздействует на поршень, который перемещается и поворачивает рычаг, соединенный с поворотным диском. При этом угол открытия диска увеличивается, а гидравлическое сопротивление открытого затвора рабочему потоку снижается.

Недостатком описанного обратного затвора является относительно большое гидравлическое сопротивление обратного затвора потоку рабочей среды в открытом положении из-за малоэффективного использования энергии потока для открытия затвора.

Прототипом заявленного изобретения является обратный затвор, защищенный патентом РФ N 2116541 на изобретение, М.кл. F 16 K 14/03.

Прототип содержит корпус, установленный в корпусе на валу поворотный диск, разделяющий проточную часть корпуса на входную и выходную полости, кинематически связанные с поворотным валом и расположенные симметрично относительно корпуса обратного затвора два гидропривода и два гидродемпфера. Одна из полостей каждого гидропривода сообщена трубопроводом с входной полостью корпуса, другая полость - с выходной полостью корпуса. Трубопроводы, соединяющие рабочие полости гидроприводов с проточной частью корпуса, снабжены эжекторными насадками, повышающими перепад (разность) давлений на поршнях гидропривода и тем самым способствующими увеличению поворотного усилия (крутящего момента) на диске обратного затвора.

Недостатками прототипа является громоздкость компоновки обратного затвора с поршневыми гидроприводами и гидродемпферами на трубопроводах средних и малых диаметров (менее 10000 мм), а также невозможность эксплуатации описанного обратного затвора на подземных и подводных трубопроводах из-за наличия наружных движущихся частей поршневых механизмов.

Заявленное изобретение решает задачу повышения технологичности и надежности обратного затвора за счет создания компактного универсального приводного устройства, включающего эффективный гидропривод и гидродемпфер, лишенные наружных подвижных частей.

Поставленная задача решается в обратном затворе с приводным устройством, содержащем корпус, установленный в корпусе на валу поворотный диск, разделяющий проточную часть корпуса на входную и выходную полости, и приводное устройство, выполненное в виде кинематически связанных с валом и размещенных в одном цилиндре поворотных гидропривода и гидродемпфера, имеющих общие статор, жестко соединенный с поворотным валом диска ротор и обратные клапаны. Ротор снабжен, по меньшей мере, парой радиальных лопастей, образующих в общем цилиндре, наряду со статором, полости переменного объема, сообщенные с входной и выходной полостями корпуса трубопроводами и попарно сообщенные друг с другом дроссельными отверстиями, выполненными в лопастях. Обратные клапаны установлены для изоляции по меньшей мере одной из полостей цилиндра от смежных с ней полостей во время уменьшения ее в объеме при движении диска затвора на закрытие. Одна из лопастей снабжена жестким корпусом, заполненным металлом с высоким удельным весом, например свинцом. Цилиндр гидропривода и гидродемпфера частично заполнен воздухом.

Существо изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 которого изображен обратный затвор в разрезе; на фиг. 2 - вид А обратного затвора с двумя симметричными приводными устройствам; на фиг. 3 - разрез по Б-Б; на фиг. 4 - разрез по В-В приводного устройства; на фиг. 5 и 6 - обратные клапаны в разрезе.

Обратный затвор с приводным устройством содержит корпус 1 с седлом 2, установленный в корпусе на валу 3 поворотный диск 4, разделяющий проточную часть корпуса 1 на входную 5 и выходную 6 полости. С валом 3 жестко соединен лопастной ротор 7. Ротор 7 и статор 8 образуют в цилиндр 9 полости 10, 11, 12 и 13 переменного объема. Полости 10 и 12 сообщены трубопроводом 14 с входной полостью 5 корпуса 1, полости 11 и 13 сообщены трубопроводом 15 с выходной полостью 6 корпуса 1. Концевая часть трубопровода 14 изогнута навстречу прямому потоку, а концевая часть трубопровода 15 изогнута навстречу обратному потоку. На изогнутых участках трубопроводов 14 и 15 установлены насадки 16 и 17 с каналами в форме конфузора, переходящего в диффузор. Ротор 7 снабжен, по меньшей мере, парой радиальных лопастей 18 и 19, в которых выполнены дроссельные отверстия 20 и 21. Лопасть 18 имеет жесткий корпус 22, заполненный металлом 23 с высоким удельным весом, например свинцом. В лопасти 19 установлен обратный клапан 24. В трубопроводе 14 установлен обратный клапан 25. Цилиндр 9 частично заполнен воздухом 26.

Для повышения эффективности работы обратного затвора на противоположных концах поворотного вала 3 могут быть симметрично установлены, по меньшей мере, два заявляемых приводных устройства, работающих синхронно (см. фиг. 2 чертежа).

Заявляемый обратный затвор работает следующим образом.

После запуска насоса прямой поток рабочей среды, поступая во входную полость 5 корпуса 1 затвора, поворачивает диск 4 на валу 3 и открывает проход в корпусе затвора. Одновременно с этим жидкая рабочая среда по трубопроводу 14 поступает в полости 10 и 12 цилиндра 9 гидропривода, в которых устанавливается давление, близкое к гидродинамическому давлению прямого потока рабочей среды. Полости 11 и 13 гидропривода заполняются жидкой рабочей средой по трубопроводу 15, снабженному насадком 17. Перепад давлений на лопастях 18 и 19 ротора 7 приблизительно равен потере напора рабочей среды на поворотном диске 4 и насадке 17, работающем на прямом потоке как эжектор. Под действием перепада давлений на лопастях 18 и 19 поворачивающийся ротор 7 начинает передавать дополнительное поворотное усилие на открытие жестко соединенному с ним валу 3 и поворотному диску 4. Обратные клапаны 24 и 25 открыты. При открытом обратном клапане 24 лопасти 18 и 19 не оказывают значительного сопротивления повороту диска 4. В конце поворота ротора 7 и диска 4 на открытие затвора вес лопасти 18 способствует торможению ротора 7 и поворотного диска 4. В результате открытия затвора диск 4 принимает положение, указанное на фиг. 1 чертежа пунктиром. Во время открытия затвора попутно осуществляется уравновешивание поворотного диска 4, так как в этом случае массивная лопасть 18 выполняет роль противовеса. В увеличившейся в объеме полости 12 увеличивается воздушная камера 26, в которую перетекает воздух на соседней полости 13.

При остановке насоса рабочий поток в системе останавливается и давление в полостях цилиндра 9 гидропривода выравнивается. Под действием веса лопасти 18 и жестко соединенного с ротором 7 поворотного диска 4 начинается закрытие затвора и поворот ротора 7 в обратную сторону.

При возникновении в системе обратного потока давление во входной полости 5 затвора имеет меньшее значение по сравнению с давлением в выходной полости 6. В полостях 11 и 13 цилиндра 9 устанавливается давление, большее, чем в полостях 10 и 12, и близкое к гидродинамическому давлению обратного потока. Полости 10 и 12 цилиндра 9 заполняются жидкой рабочей средой по трубопроводу 14, снабженному насадком 16, работающим на обратном потоке как эжектор. Перепад давлений на рабочих лопастях 18 и 19 ротора 7, при этом приблизительно равен потере напора рабочей среды на поворотном диске 4 и эжекторе 16. Под действием перепада давлений на лопастях 18 и 19 и веса лопасти 18 ротор 7 ускоренно поворачивается в обратную сторону, сжимая находящийся в полости 12 воздух 26. При этом обратные клапаны 24 и 25 закрываются, изолируя полости 10 и 12 цилиндра 9 от смежных полостей 5 и 11. При закрытых обратных клапанах 24 и 25 происходит сжатие воздуха 26 и поглощение им части энергии движущегося ускоренно ротора 7 - осуществляется мягкое демпфирование поворота ротора 7 и соединенного с ним диска 4. Вслед за этим начинается дросселирование жидкой рабочей среды через отверстие 21, зазоры между лопастями 18, 19 и внутренней поверхностью цилиндра 9 в полости 11 и 13. При этом происходит жесткое демпфирование поворота ротора 7, диска 4 и плавная посадка диска 4 на седло 2 затвора. Массивная лопасть 18 способствует гашению колебаний диска 4, возникающих от воздействия на него пульсирующего потока рабочей среды.

Подбором объема нагнетаемого в полость 12 цилиндра 9 воздуха 26, веса лопасти 18 и диаметров дроссельных отверстий 20 и 21 обеспечивается оптимальная скорость закрытия обратного затвора при посадке диска 4 на седло 2.

Компактность приводного устройства обратного затвора, включающего гидропривод и гидродемпфер, отсутствие наружных движущихся частей позволяют использовать его на подземных трубопроводах.

Обратный затвор с приводным устройством предназначен для перекрытия обратного потока жидкой среды в трубопроводах. Обратный затвор с приводным устройством содержит корпус, установленный в нем на валу поворотный диск. Поворотный диск разделяет проточную часть корпуса на входную и выходную полости. С валом кинематически связаны поворотный гидропривод и гидродемпфер. Гидропривод и гидродемпфер размещены в одном цилиндре, имеют общие статор, ротор и обратные клапаны. Ротор жестко соединен с поворотным валом диска и снабжен, по меньшей мере, парой радиальных лопастей. Последние образуют в общем цилиндре наряду со статором полости переменного объема. Указанные полости сообщены с входной и выходной полостями корпуса трубопроводами и попарно сообщены друг с другом дроссельными отверстиями, выполненными в лопастях. Обратные клапаны установлены для изоляции, по меньшей мере, одной из полостей цилиндра от смежных с ней полостей во время уменьшения ее в объеме при движении диска затвора на закрытие. Изобретение позволяет использовать обратный затвор с приводным устройством на подземных трубопроводах. 3 с. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Обратный затвор с приводным устройством, содержащий корпус, установленный в корпусе на валу поворотный диск, разделяющий проточную часть корпуса на входную и выходную полости, кинематически связанные с валом поворотный гидропривод и гидродемпфер, отличающийся тем, что гидропривод и гидродемпфер размещены в одном цилиндре, имеют общие статор, жестко соединенный с поворотным валом диска ротор и обратные клапаны, ротор снабжен, по меньшей мере, парой радиальных лопастей, образующих в общем цилиндре наряду со статором полости переменного объема, сообщенные с входной и выходной полостями корпуса трубопроводами и попарно сообщенные друг с другом дроссельными отверстиями, выполненными в лопастях, обратные клапаны установлены для изоляции, по меньшей мере, одной из полостей цилиндра от смежных с ней полостей во время уменьшения ее в объеме при движении диска затвора на закрытие. 2. Обратный затвор по п.1, отличающийся тем, что цилиндр гидропривода и гидродемпфера частично заполнен воздухом. 3. Обратный затвор по п. 2, отличающийся тем, что одна из лопастей снабжена жестким корпусом, заполненным металлом с высоким удельным весом, например свинцом.