БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ЗАТВОР Российский патент 2007 года по МПК F16J13/16 

Изобретение относится к быстродействующим затворам к трубопроводам и аппаратам, работающим как при высоких, так и при низких давлениях.

Известен затвор - устройство для запирания крышки сосуда, работающего под давлением (Пат. 2249135 РФ, МКИ F 16 J 13/16, заявл. 18.08.2003, опубл. 27.03.2005, БИ №9), который содержит крышку с механизмом ее подъема, установленную на корпусе, быстроразъемное конусно-фланцевое соединение, механизм закрытия крышки, причем конусно-фланцевое соединение выполнено в виде фланцев корпуса и крышки с наружной конической поверхностью и охватывающего их торцы разводного устройства в виде пары бугелей с ответной конической проточкой. Механизм закрывания крышки снабжен двумя гидроцилиндрами, а механизм подъема крышки снабжен гидродомкратом, прокладка между фланцем корпуса и крышки выполнена спирально-навитой в виде металлического каркаса.

Устройство требует большого количества механизмов, а установка пары бугелей разводящихся - сводящихся от гидроцилиндров может привести к неравномерному сведению и затяжке бугелей, особенно при провисании крышки, и привести к смещению прокладки, негерметичному закрытию крышки и ненадежности работы затвора. Кроме того, в устройстве затвора отсутствуют элементы страховки от случайной и несанкционированной разгерметизации.

Наиболее близким техническим решением является быстродействующий затвор с ручным приводом (Канторович З.Б. Машины химической промышленности, изд-во "Машиностроение". - М., 1965, с.255-257), включающий привод в виде винтовой пары, представляющий собой втулку с трапецеидальной резьбой, на наружной поверхности которой сидит гайка в виде розетки, элементы уплотнения, крышку, состоящую из фланца и днища, вогнутого внутрь патрубка (фиг.176), элементов стопорения в виде рычагов и фиксаторов в виде скоб с прижимными болтами. Концы рычагов свободно лежат на крышке. К фланцам обечайки аппарата прикреплены скобы регулируемой высоты, в которые входят концы прижимных рычагов при закрытии крышки при начальном вращении маховика. При дальнейшем вращении маховика привода закругленные концы рычагов нажимают на скобы, прижимая при этом крышку к патрубку через уплотнения. Окончательно фиксируют крышку прижимными болтами.

Недостатком известного устройства является ненадежность при высоких давлениях, особенно, на затворах больших диаметров (консольное зацепление рычага со скобой), неудобство работы (необходимость: регулировки высоты винтовых скоб по контуру фланца обечайки; совмещения положения ушков розетки с рычагами с зевами скоб; фиксации каждой скобы стопорными винтами). Кроме того, устройство предназначено для закрытия легких, расположенных горизонтально крышек - нет поворотного шарнира, нет устройства центровки крышки по отношению к патрубку.

Задачей изобретения является повышение надежности, удобства и безопасности работы затвора в условиях как высоких, так и низких давлений, при любых диаметрах перекрываемых патрубков.

Указанная задача решается тем, что в быстродействующем затворе, включающем привод в виде винтовой пары, элементы уплотнения, крышку, состоящую из фланца и вогнутого внутрь патрубка днища, элементов стопорения и фиксации, согласно изобретению элементы стопорения крышки выполнены в виде секторов, входящих в круговую расточку патрубка при перемещении в радиальном направлении под действием гайки привода по торцевой поверхности ребер жесткости, которые приварены к внутренней поверхности днища крышки, и по прижимным направляюще-регулировочным болтам, установленным на ребрах жесткости через пазы, выполненные на секторах, гайка привода представляет собой усеченную пирамиду с боковыми поверхностями с тавровыми пазами, ответными наклонным поверхностям соприкасающихся торцов секторов с Т-образными шипами, винт выполнен полым с расположенным внутри подпружиненным штоком переходного диаметра и подпружиненными фиксаторами, стопорящими гайку по отношению к винту при выдвижении штока под давлением продукта и освобождающими фиксаторы от стопорения при отсутствии давления внутри патрубка, при движении гайки в обратном направлении Т-образные шипы секторов вытягивают их из круговой расточки патрубка за щеки тавровых пазов гайки, образуя поверхность с радиусом, равным наружному радиусу фланца крышки, лежащую на верхних торцах ребер жесткости, крышка затвора установлена на шарнире с возможностью регулировки ее положения относительно места посадки в патрубок, при этом патрубок выполнен с расточками под уплотнения крышки, под фланец и под сектора, причем последняя расточка выполнена с наклонной поверхностью, ответной наклонной контактной поверхности на верхней стороне секторов, сверху крышки установлена накладка, удерживающая винт от осевого перемещения и прогиба от веса секторов при расположении крышки в вертикальном положении, прикрепленная к ребрам жесткости через выемки на секторах, например, болтовыми соединениями, а количество боковых поверхностей пирамиды от трех и более в зависимости от диаметра крышки, причем все трущиеся поверхности покрыты, например, никелевым химическим покрытием, как вариант гайка привода может быть выполнена в виде усеченного конуса с соответствующей расточкой контактной поверхности секторов, тавровый паз выполнен на секторах, Т-образный шип на гайке.

На фиг.1 - общий вид затвора спереди, на фиг.2 разрез А-А - фиг.1 (затвор в закрытом состоянии), на фиг.3 - вид А-А фиг.1 (затвор в открытом состоянии), на фиг.4 - вариант гайки привода затвора в виде усеченного конуса (вид спереди) с тавровым пазом на секторах и Т-образным шипом на гайке.

Затвор содержит патрубок 1 (фиг.1, 2) с расточкой 2, сектора 3 с пазом 4 под направляюще-ограничительные болты 5, шарнир 6 с регулировочно-крепежными болтами 7 и удерживающую накладку 8 с соединительными элементами 9, крышку 10 (фиг.2) с фланцем 11 и ребрами жесткости 12, винт привода 13, гайку привода 14 с тавровыми пазами 15, подпружиненный шток 16 с переходным диаметром и с фиксаторами 17, уплотнительное кольцо 18, Т-образные шипы 19 (фиг.1), днище 20 крышки и поворотную ручку 21 (фиг.1), расточки 22 патрубка 1 под уплотнительные кольца 18, расточку 23 под фланец 11.

Затвор работает следующим образом.

Присоединенная к патрубку 1 и отрегулированная при помощи болтового соединения 7 в условиях завода-изготовителя поворотная крышка затвора, включающая фланец 11, днище 20 и шарнир 6, закрывается поворотом вокруг шарнира 6 при помощи ручки 21 и садится фланцем 11 на расточку 23 патрубка 1. При этом уплотнительные кольца 18 прижимаются фланцем 11 крышки 10 к расточке 22 патрубка 1. Затем при помощи маховика (ключа) (на фиг. не показан) поворотом винта 13 вокруг оси выдвигают гайку 14. При этом боковые наклонные поверхности гайки 14 с тавровыми пазами толкают о боковые контактные поверхности секторов 3 и задвигают их в паз 2 расточки патрубка, поджимают фланец 11 к расточке 23, зажимают уплотнительные кольца. Затвор закрыт (фиг.2). При подаче давления внутрь патрубка (аппарат, трубопровод и другое изделие, куда приваривается патрубок затвора) подпружиненный шток 16 под воздействием давления продукта (газ, жидкость) поднимается вверх по пустотелому винту 13.

В процессе подъема штока 16 вверх до выхода утолщенной его части за погруженные фиксаторы 17 шток заталкивает фиксаторы 17 между гайкой и винтом, фиксируя их положение, что контролируется визуально по выступающему над винтом концом 24 штока 16.

После стравливания давления, что контролируется втягиванием штока 16 и заглублением его конца 24 внутрь винта 13, освобождаются фиксаторы 17. Тем же ключом (маховиком), поворачивая винт в обратном направлении, перемещают гайку 14 внутрь. При этом Т-образные шипы 19 секторов тянут сектора 3 и смыкают их, освобождая фланец крышки от зацепления, и поворотом крышки вокруг шарнира открывают затвор. Покрытые никелевым химическим покрытием детали затвора обладают повышенной твердостью и износостойкостью, хорошо работают и в условиях отсутствия смазки, не подвергаются коррозии.

Исходя из вышеизложенного, предлагаемое изобретение обеспечивает надежность закрытия, отличается простотой обслуживания при эксплуатации.

Предлагаемый быстродействующий затвор может быть использован на трубопроводах, на любых аппаратах, при любых давлениях и условиях работы, на люках и камерах запуска-приема, фильтрах-грязеуловителях разных конструкций, сепараторах пылеуловителях, люк-лазах до входа и выхода из компрессоров и многом другом газонефтяном оборудовании как концевые затворы трубопроводов газа, газового конденсата, нефти и др.

Затвор может быть изготовлен и поставлен и в виде готового изделия, устанавливаемого к различным патрубкам, в т.ч. взамен существующих, например, хомутовых затворов или фланцевых соединений.

Конструкция снимает "боязнь", имевшую место в отношении хомутовых затворов, менее металлоемка и ремонтнопригодна без огневых работ.

Внедрение затвора не требует длительной подготовки и специального оборудования на изготовление.

Затвор предназначен для использования на трубопроводах, на любых аппаратах, на люках и устройствах, при любых давлениях и условиях работы, больших диаметрах перекрываемых патрубков. Затвор включает крышку, состоящую из фланца и днища, вогнутого внутрь патрубка, к днищу приварены ребра жесткости, на верхней торцевой поверхности ребер лежат элементы стопорения в виде секторов, входящих в круговую расточку патрубка при их перемещении в радиальном направлении по прижимным болтам на ребрах жесткости под действием наклонной поверхности приводной гайки, винт привода выполнен полым с расположенным внутри штоком и фиксаторами, стопорящими гайку по отношению к винту, гайка выполнена в виде усеченной пирамиды, на боковых поверхностях которой выполнены тавровые пазы, а сектора снабжены Т-образными шипами, двигающими сектора по торцевой поверхности ребер жесткости. Гайка может быть выполнена в виде усеченного конуса. Крышка установлена на шарнирах, на крышке предусмотрена накладка, удерживающая винт от осевого перемещения и прогиба от веса секторов. Технический результат - повышение надежности работы затвора. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Быстродействующий затвор, включающий привод в виде винтовой пары, элементы уплотнения, крышку, состоящую из фланца и вогнутого внутрь патрубка днища, элементов стопорения и фиксации, отличающийся тем, что элементы стопорения крышки выполнены в виде секторов, входящих в круговую расточку патрубка при перемещении в радиальном направлении под действием гайки привода по торцевой поверхности ребер жесткости, которые приварены к внутренней поверхности днища крышки, и по прижимным направляюще-регулировочным болтам, установленным на ребрах жесткости через пазы, выполненные на секторах, гайка привода представляет собой усеченную пирамиду с боковыми поверхностями, с тавровыми пазами, ответными наклонным поверхностям соприкасающихся торцов секторов с Т-образными шипами, винт выполнен полым с расположенным внутри подпружиненным штоком переходного диаметра и подпружиненными фиксаторами, стопорящими гайку по отношению к винту при выдвижении штока под давлением продукта и освобождающими фиксаторы от стопорения при отсутствии давления внутри патрубка, при движении гайки в обратном направлении шипы гайки вытягивают сектора из круговой расточки патрубка за щеки тавровых пазов, образуя поверхность с радиусом, равным наружному радиусу фланца крышки, лежащую на верхних торцах ребер жесткости, крышка затвора установлена на шарнире с возможностью регулировки ее положения относительно места посадки в патрубок, при этом патрубок выполнен с расточками под уплотнения крышки, под фланец и под сектора, причем последняя расточка выполнена с наклонной поверхностью, ответной наклонной контактной поверхности на верхней стороне секторов, сверху крышки установлена накладка, удерживающая винт от осевого перемещения и прогиба от веса секторов, прикрепленная к ребрам жесткости через выемки на секторах, например, болтовыми соединениями.2. Затвор по п.1, отличающийся тем, что количество боковых поверхностей пирамиды от трех и более в зависимости от диаметра крышки, причем все трущиеся поверхности покрыты, например, никелевым химическим покрытием.3. Затвор по п.1, отличающийся тем, что гайка привода выполнена в виде усеченного конуса.4. Затвор по п.1, отличающийся тем, что тавровые пазы выполнены на секторах, а Т-образные шипы на приводной гайке.