RU215402U1 - Дисковый затвор с четырьмя смещениями запорного диска - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к запорной трубопроводной арматуре, у которой запорный элемент имеет форму диска, поворачивающегося вокруг пересекающей диск оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды, и предназначена для перекрытия потока рабочей среды трубопроводов, транспортирующих жидкие и газообразные среды с возможностью подачи рабочей среды в двух направлениях. Техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является обеспечение в дисковом затворе герметичности класса «А» по ГОСТ 9544-2015 при двухсторонней подаче рабочей среды, при этом увеличивая коэффициент пропускной способности затвора, конструкции дискового затвора с четырьмя смещениями запорного диска, состоит из находящихся в функционально-конструктивном единстве корпуса, имеющего седло с уплотнительной поверхностью в виде сплошного металлического или фторопластового кольца, которое с одной стороны от оси симметрии проходного сечения корпуса выполнено параллельно этой оси, а с другой стороны - по меньшей мере частично наклонено к ней, вала, установленного в вышеуказанный корпус с помощью втулок перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия со смещением относительно указанной оси, установленного на вал и зафиксированного на нем от проворота шпонками запорного диска в виде скрепленных между собой по меньшей мере трех колец из нержавеющей стали, между которыми расположены графитовые кольца, при этом внешняя грань запорного диска имеет конусную поверхность, ось которой наклонена относительно оси симметрии проходного отверстия корпуса и выполнена таким образом, что контуры плоскости диска имеют форму круга, что позволяет за счет проходного сечения, имеющего форму круга, а не овала, как в конструкциях дисковых затворов с тремя эксцентриситетами, изотропным материалам сохранять линейную зависимость расширения при различных температурах, в том числе и при криогенных, а следовательно обеспечивает надежную герметичность дискового затвора; при этом зазоры между торцами втулок, обращенных к оси симметрии проходного сечения корпуса, и торцами опорных приливов на диске не превышают величины 1,25 мм, что позволяет избежать при подаче рабочей среды возникновения изгибающего момента на валу и соответственно не приводит к отходу уплотнительной поверхности запорного диска от уплотнительной поверхности седла.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к запорной трубопроводной арматуре, у которой запорный элемент имеет форму диска, поворачивающегося вокруг пересекающей диск оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды, и предназначена для перекрытия потока рабочей среды трубопроводов, транспортирующих жидкие и газообразные среды с возможностью подачи рабочей среды в двух направлениях.

Уровень техники данной области характеризуют разнообразные конструкции трубопроводной арматуры общепромышленного и специального исполнения (см. П.И. Орлов. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в двух книгах. Под ред. к.т.н. П.Н. Учаева. - М.: Машиностроение, 1988; В.И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х томах. - М.: Машиностроение, 1980; Д.Ф. Гуревич. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. М: «Машиностроение», 1964).

Из уровня техники известны варианты исполнения дисковых затворов (герметично закрывающихся дроссельных (запорных) клапанов): центрированные, элементарные эксцентриковые, двухэксцентриковые, трехэксцентриковые, четырехэксцентриковые и пятиэксцентриковые, конструкция которых не только не уступает кранам шаровым по герметичности и надежности, а имеет в тоже время существенно меньшие габариты и массу, и превосходит краны шаровые по простоте конструкции и быстроте срабатывания (патент Российской Федерации на изобретение №2699453, по кл. МПК F16K 1/22, стр. 5-7, дата подачи заявки и дата начала отсчета срока действия патента 15.08.2018 г., дата публикации 05.09.2019 г., конвенционный приоритет 07.05.2018 ЕР ЕР 18000434). Кроме того, применение кранов шаровых приводит в ряде случаев к отрицательным явлениям (техническим проблемам): гидро- и пневмоударам при их резком открытии, невозможности открыть или закрыть краны, эксплуатировавшиеся долгое время в закрытом или открытом состоянии при наличии в рабочей среде механических или агрессивных примесей.

Известна конструкция симметричных (центрированных) дисковых затворов PALUR-ZD-SM по ТУ 3741-001-37012564-2013, выпускаемых региональной газовой компанией «Палюр» ОГРН 1115902011830, ИНН 5902883152 (ООО «РГК «Палюр». Каталог продукции. Затворы с симметричным диском. URL: http://rgk-palur.ru/zatvory-simmetrichnye, дата обращения 31.01.2022 г.). Они обладают симметрично расположенным диском и отличаются наличием эластомерных седел, являющихся мягким уплотнением. Управление ручное, типа «рукоятка», либо электропривод. Материал изготовления: для корпуса используется углеродистая или нержавеющая сталь (может с содержанием молибдена), серый чугун (либо марка чугуна с шаровидным графитом). Для изготовления штока используется легированная или нержавеющая сталь; для седла - силикон, ЭПДМ, нитрил или гипалон.

Однако наряду с преимуществами, поворотный дисковый затвор с симметричным диском имеет и ряд технических проблем: конструктивное исполнение известного устройства обеспечивает эффективную герметизацию рабочей среды в трубопроводе только тогда, когда подвижная часть устройства, а именно, диск затвора больше в диаметре, чем неподвижная уплотнительная поверхность, установленная в трубопроводе, в результате чего многократная запрессовка большего в диаметре диска затвора в уплотнительную поверхность меньшего диаметра возможна только в том случае, если одна из этих составных частей выполнена из эластичных материалов, таких как эластомеры, поэтому рабочий диапазон такого затвора чаще всего ограничивается температурой +130°С.

Решение вышеперечисленных проблем разработчики находят в смещениях (эксцентриситетах) оси затвора относительно оси корпуса, оси направления потока рабочей среды (оси трубопровода) и осевой линии седла.

Из уровня техники известен элементарный эксцентриковый затвор, обладающий следующими отличительными признаками: уплотнительная поверхность обладает симметрией относительно оси вращения; ось вращения (ось симметрии) уплотнительной поверхности идентична оси трубопровода; точка вращения диска затвора смещена от центра уплотнительной поверхности вдоль оси трубопровода; точка вращения диска затвора расположена посередине оси трубопровода, идентично оси симметрии или оси вращения уплотнительной поверхности (патент Российской Федерации на изобретение №2699453, по кл. МПК F16K 1/22, стр. 5, 12, дата подачи заявки и дата начала отсчета срока действия патента 15.08.2018 г., дата публикации 05.09.2019 г., конвенционный приоритет 07.05.2018 ЕР ЕР 18000434).

Такая конструкция обеспечивает герметизацию по всей окружности диска. Преимущество этой конструкции также заключается в том, что кинематическая связь может быть сформирована так, как она сформирована в шаровом кране, и что, таким образом, становится возможным использование металлических уплотнений. Однако данная конструкция имеет тот недостаток, что эксплуатация устройства (как и в шаровом кране) всегда связана с трением между диском затвора и уплотнительной поверхностью во время всего процесса открытия затвора.

Известны поворотные дисковые затворы PALUR-ZD-2EX с двойным эксцентриситетом по ТУ 3741-001-37012564-2013, выпускаемые региональной газовой компанией «Палюр» ОГРН 1115902011830, ИНН 5902883152 (ООО РГК «Палюр», Каталог продукции. Затворы с двойным эксцентриситетом. - URL: http://rgk-palur.ru/zatvory-s-dvojnym-ehkscentrisitetom, дата обращения 31.01.2022 г). Уплотнительные кромки диска и ось вала диска отстоят друг от друга на определенный промежуток по двум разным направлениям. В отличие от симметричных дисковых затворов, в которых ось вала проходит через центр корпуса и диска, затворы с двойным эксцентриситетом, где вал расположен вне зоны уплотнения диска и смещен относительно оси трубопровода, позволяют обеспечить полную герметизацию и исключить протечки рабочей среды. Корпус и шток затворов изготовлен из стали и чугуна. Для уплотнений может использоваться бронза и коррозионностойкая сталь. Способы управления затвором - рукоятка, редуктор, а также электропривод, либо пневмопривод. Рабочие среды - вода, пар, воздух, газообразные нефтепродукты и природный газ, газообразный аммиак и водогазонефтяные смеси, а также агрессивные вещества: кислоты, щелочи, нефть, аммиак, нефтепродукты, углеводороды, нефтяной попутный газ и спирты. Затворы PALUR-ZD-2EX применяется для комплектации технологических трубопроводных систем в газовой и газоперерабатывающей, нефтяной и нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической, металлургической отраслях промышленности. Затворы данного типа осуществляют регулировку и перекрытие потоков рабочей среды, а также контроль параметров рабочей среды.

Преимущество данной конструкции заключается в том, что в зависимости от положения центра вращения возможна свободная от трения работа устройства. Однако требуется выбрать большое расстояние от центра вращения трубопровода (как правило, также одновременно оси симметрии уплотнения), чтобы обеспечить работу устройства без действия на него трения. Таким образом, дисковые затворы с двумя эксцентриситетами также имеют технические проблемы: величина второго эксцентриситета должна быть максимально большой, если требуется, чтобы клапан работал без трения, в результате чего даже небольшая разница давлений перед диском затвора и за ним приводит к высокому крутящему моменту на валу, то есть усилию, необходимому для закрывания и открывания затвора (Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. Гуревич Д.Ф. - М.: «Машиностроение», 1964, стр. 467-473), что приводит к необходимости установки редуктора при ручном управлении в виду повышенного крутящего момента.

Известен поворотный дисковый затвор с тройным эксцентриситетом, разработанный и выпускаемый обществом с ограниченной ответственностью «КВО-АРМ», ОГРН 1035010204790, ИНН 5050042809 (ООО «КВО-АРМ». Каталог продукции. Затворы поворотные дисковые. - URL: http://kvo-arm.ru/povorotnye-zatvory/, дата обращения 31.01.2022 г.), содержащий корпус, в котором размещено седло с уплотнительной поверхностью, которая с одной стороны от оси симметрии проходного сечения корпуса выполнена параллельно этой оси, а с другой стороны - по меньшей мере, частично наклонена к ней под углом 20-40°, и поворотный затвор, консольно закрепленный на приводном валу, установленном в корпусе перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия со смещением относительно указанной оси, при этом седло выполнено в виде стального кольца из нержавеющей стали, приваренного к корпусу, а запорный диск - в виде скрепленных между собой по меньшей мере трех колец из нержавеющей стали, между которыми расположены графитовые кольца (патент Российской Федерации на полезную модель №143023, по кл. МПК F16K 1/22, дата подачи заявки и дата начала отсчета срока действия патента 03.04.2014 г., дата публикации 10.07.2014 г.

Однако дисковый затвор этой конструкции также имеет технические проблемы. Третий эксцентриситет (третье смещение запорного диска) не обеспечивает плотного прилегания запорного диска к седлу по всей длине обода диска. Плоскость седла у дискового затвора с тремя эксцентриситетами располагается с наклоном (то есть не перпендикулярно) по отношению к оси симметрии конуса седла. Контуры седла в вертикальной проекции соответствуют форме сечения эллипса. В местах закрытия седла диском у втулок оси имеет место зазор, причем на диаметрах (DN) свыше 500 мм и более зазор превышает 1,5 мм. Таким образом, третий эксцентриситет с одной стороны обеспечивает максимальное прилегание в продольном направлении по конусу, с другой стороны - образовывает овальность диска, что приводит к потере герметичности затвора.

Известна линейка дисковых затворов с четырьмя эксцентриситетами Quadax, разработанных немецкой фирмой Muller Co-Ax (Gottfried-Muller-Str. 1, 74670 Forchtenberg, Германия. - URL: http://www.co-ax.com дата обращения 31.01.2022 г. ). 4-ый эксцентриситет (четвертое смещение диска) предусматривает образование овальности седла под овальность диска от 3-го эксцентриситета. Это позволяет сформировать единую геометрию (овал) ответных поверхностей запирания (седла и диска). Угол при закрытии затвора, когда металлы кольца диска и седла корпуса соприкасаются друг с другом, то есть когда действует сила трения, равен всего 1°.

Однако поворотный дисковый затвор с четырьмя эксцентриситетами этой конструкции также имеет техническую проблему. Затвор требует значительно большего радиального смещения вала. Это является существенным недостатком, поскольку смещение вала напрямую связано с необходимым крутящим моментом. Точкой приложения силы к находящемуся под давлением диску является его центр. Смещение вала представляет собой рычаг, и чем больше его плечо, тем выше требуемый крутящий момент для открытия диска. То есть, у таких затворов нагрузка на вал выше, а значит, им требуются более мощные приводы.

Известен поворотный дисковый затвор с пятью эксцентриситетами, получаемыми изменением угла оси диска в направлении к углу конуса 3-го эксцентриситета, разработанный обществом с ограниченной ответственностью «Форт», ОГРН 1047601603378, ИНН 7610061159 (ООО «Форт». Отчет о НИОКР по теме: «Разработка опытного образца запорно-регулирующего дискового затвора с пятью эксцентриситетами и интеллектуальной системой управления», регистрационный номер ИКРБС АААА-Б16-216111560067-2, 2016. - URL: http://www.rosrid.ru, дата обращения 31.01.2022 г.), содержащий корпус с размещенным в нем седлом с уплотнительной поверхностью и поворотный диск, консольно закрепленный на приводном валу, установленном в корпусе перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия и со смещением относительно указанной оси, угол наклона седла с уплотнительной поверхностью относительно оси корпуса составляет 5°-15°, а уплотнительная поверхность седла в поперечной плоскости выполнена в форме круга с равным радиусом относительно оси запорного диска (патент Российской Федерации на полезную модель №178621, по кл. МПК F16K 1/22, дата подачи заявки и дата начала отсчета срока действия патента 06.10.2016 г., дата публикации 13.04.2018 г.).

Поворотный дисковый затвор с пятью эксцентриситетами этой конструкции также имеет техническую проблему. Выполнение угла наклона седла с уплотнительной поверхностью относительно оси корпуса 5-15° и уплотнительной поверхности седла в форме круга в плоскости поперечного сечения с равным радиусом относительно оси запорного диска обеспечивает герметичность только за счет поверхностного прилегания уплотнительного элемента диска и уплотнительной поверхности седла. При значении угла наклона седла меньше 5° образуется точечный контакт уплотнительного элемента диска и уплотнительной поверхности седла, приводящие к протечкам жидкости и потери давления жидкости. При значении угла наклона седла больше 15° приводит к увеличению усилия на валу диска для создания герметичности в затворе.

Из уровня техники также известны и другие примеры технических решений для дисковых затворов (аналоги заявленной полезной модели): KR 100752276 В1, 20.08.2007; KR 20050114191 А, 05.12.2005; KR 20050107734 А, 15.11.2005; JP 2001012620 А, 16.01.2001; FR 2691781 А1, 03.12.1993; US 3539148 А, 10.11.1970; US 6702257 В1, 09.03.2004. GB 2151337 А, 17.07.1985; DE 102006033966 А1; DE 102006027057 В3; DE 102008011371; DE 19959109 А1; RU 2551254 С2, 15.04.2011; RU 2659429 С2, 21.08.2014; RU 2492383 С1, 20.08.2012; RU 2626873 С2, 10.10.2012; RU 178621 U1, 06.10.2016; RU 143023 U1, 03.04.2014; RU 202691 U1, 03.03.2021 и др.

Наиболее близким по технической сущности решением, выбранным в качестве прототипа заявленной полезной модели, является затвор дисковый с тремя эксцентриситетами по ТУ 3742-038-05749375-2007, выпускаемый акционерным обществом «Пензтяжпромарматура», ОГРН 1025801216275, ИНН 5835014041, (АО «ПТПА». Каталог продукции. Часть 2. Раздел: Запорная арматура. Подраздел: Затворы дисковые трехэксцентриковые. - Стр. 40-45. -URL: http://ptpa.ru/products, дата обращения 31.01.2022 г.), состоящий из корпуса, имеющего седло с уплотнительной поверхностью, вала, установленного в корпус с помощью опорных втулок перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия со смещением относительно указанной оси, установленного на вал диска, который зафиксирован на валу от проворота шпонками, установленной на диск ламели, внешняя грань которой имеет конусную поверхность, ось которой наклонена относительно оси симметрии проходного отверстия корпуса, прижимного кольца, прижимающего ламель к диску при помощи винтов, сальника, крышки сальника, нижней крышки и привода. При помощи двойного смещения (1-го и 2-го эксцентриситета) имеется возможность минимизировать угол открытия-закрытия, при котором диск может «выйти-войти» в седло. Благодаря 1-му и 2-му смещению, добавлено 3-е смещение (коническое), при котором обеспечивается соприкосновение диска к седлу без значительных повреждений и износа.

Дисковый затвор этой конструкции также имеет технические проблемы, решение которых обеспечивается при осуществлении заявленной полезной модели. Во-первых, внешняя грань опорной поверхности диска, на которую опирается ламель, и внешняя грань поверхности прижимного кольца в поперечном сечении имеют форму круга, и при этом расстояние по нормали от внешней грани ламели до внешней грани опорной поверхности диска, на которую опирается ламель, и расстояние по нормали от внешней грани ламели до внешней грани поверхности прижимного кольца - разное по периметру ламели, так как внешняя грань ламели имеет форму эллипса. Это приводит к неравномерному отгибу упругой ламели по периметру уплотнительной поверхности при подаче рабочей среды под запорный орган и возникновению «микрощелей» между ламелью и уплотнительной поверхностью седла корпуса в местах, где величина отгиба максимальная, что вызывает потерю герметичности дискового затвора класса «А» по ГОСТ 9544-2015.

Во-вторых, зазоры между торцами опорных втулок, обращенных к оси симметрии проходного сечения корпуса, и торцами опорных приливов на диске составляют 10 мм и более. При подаче рабочей среды под запорный орган это приводит к возникновению изгибающего момента на валу на участках от торцов опорных втулок, обращенных к оси симметрии проходного сечения корпуса, до торцов опорных приливов на диске. Вследствие этого возникает прогиб вала по направлению подачи рабочей среды, который приводит к отходу уплотнительной поверхности ламели от уплотнительной поверхности седла корпуса, что приводит к потере герметичности дискового затвора класса «А» по ГОСТ 9544-2015.

Таким образом, общей технической проблемой является тот факт, что все существующие до сих пор известные решения в области конструирования дисковых затворов характеризуются более высоким износом в зоне уплотнения и уплотнительной поверхности, чем в других местах. Это обосновано тем фактом, что радиус поворота в этой области очень мал, а также тем фактом, что геометрия задана посредством уплотнительной поверхности конической формы в очень узких пределах. В зависимости от выбора второго эксцентриситета, становится известен угол конусности и его расположение в пространстве среди известных конструкций.

Причиной, препятствовавшей разработке нового дискового затвора, является то, что уплотнение, находящееся в диске, больше не имеет контакта с уплотнительной поверхностью в корпусе клапана, если клапан открыт по меньшей мере на 10°. Этот контакт во время процесса действия связан с высоким коэффициентом трения и износом, и избежать его возможно только путем увеличения второго эксцентриситета, однако это приводит к увеличению крутящего момента устройства из-за неравномерного распределения давления на диске.

Таким образом, существует необходимость создания дискового затвора, который включает в себя все преимущества трех- и четырехэксцентриковых затворов, при этом дополнительно обеспечивает минимальный износ между уплотнительным элементом диска и уплотнительной поверхностью седла.

Решение вышеуказанных технических проблем, в частности, у прототипа заявленной полезной модели, обеспечивается в конструкции дискового затвора с четырьмя смещениями запорного диска, состоящей из находящихся в функционально-конструктивном единстве корпуса, имеющего седло с уплотнительной поверхностью в виде сплошного металлического или фторопластового кольца, которое с одной стороны от оси симметрии проходного сечения корпуса выполнено параллельно этой оси, а с другой стороны - по меньшей мере частично наклонено к ней, вала, установленного в вышеуказанный корпус с помощью втулок перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия со смещением относительно указанной оси, установленного на вал и зафиксированного на нем от проворота шпонками запорного диска в виде скрепленных между собой по меньшей мере трех колец из нержавеющей стали, между которыми расположены графитовые кольца, при этом внешняя грань запорного диска имеет конусную поверхность, ось которой наклонена относительно оси симметрии проходного отверстия корпуса и выполнена таким образом, что контуры плоскости диска имеют форму круга, что позволяет за счет проходного сечения, имеющего форму круга, а не овала, как в конструкциях дисковых затворов с тремя эксцентриситетами, изотропным материалам сохранять линейную зависимость расширения при различных температурах, в том числе и при криогенных, а следовательно, обеспечивает надежную герметичность дискового затвора; при этом зазоры между торцами втулок, обращенных к оси симметрии проходного сечения корпуса, и торцами опорных приливов на диске не превышают величины 1,25 мм, что позволяет избежать при подаче рабочей среды возникновения изгибающего момента на валу и соответственно не приводит к отходу уплотнительной поверхности запорного диска от уплотнительной поверхности седла, обеспечивая надежную герметичность дискового затвора при двухсторонней подаче рабочей среды. Кроме того, «растяжка» эллиптической опорной поверхности седла дискового затвора до формы круга делает проходное сечение дискового затвора с четырьмя эксцентриситетами на типоразмер больше, чем у дискового затвора с тремя эксцентриситетами, увеличивая тем самым коэффициент пропускной способности.

Таким образом, техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является обеспечение в дисковом затворе герметичности класса «А» по ГОСТ 9544-2015 при двухсторонней подаче рабочей среды, при этом увеличивая коэффициент пропускной способности затвора.

Сущность заявленной полезной модели (дискового затвора с четырьмя смещениями запорного диска) и возможность ее практической реализации поясняется на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7, где

фиг. 1 - общий вид затвора с четырьмя смещениями запорного диска в поперечном сечении;

фиг. 2 - общий вид затвора с четырьмя смещениями запорного диска в продольном сечении;

фиг. 3 - укрупненный вид А;

фиг. 4 - укрупненный вид В;

фиг. 5 - укрупненный вид С;

фиг. 6 - укрупненный вид разреза Х-Х;

фиг. 7 - принцип конструкции дискового затвора с четырьмя эксцентриситетами (смещениями запорного диска).

Общая конструкция затвора дискового с четырьмя смещениями запорного диска с возможностью двухсторонней подачи рабочей среды (фиг. 1-6) состоит из находящихся в функционально-конструктивном единстве элементов: 1 - Корпус; 2 - Адаптер; 3 - Винт с цилиндрической головкой; 4 - Втулка с кольцом; 5 - Упорная шайба; 6 - Вал; 7 - Сальник; 8 - Грундбукса нижняя; 9 - Грундбукса верхняя; 10 - Шпилька; 11 - Гайка; 12 - Запорный диск; 13 - Винт установочный; 14 - Металлическая крышка; 15 - Шпонка призматическая; 16 - Стопорное кольцо; 17 - Уплотнительное кольцо; 18 - Винт с цилиндрической головкой; 19 - О-кольцо; 20 - Прокладка; 21 - Кольцо раздельное; 22 - Удерживающая втулка; 23 - Крышка; 24 - Винт; 25 - Верхнее кольцо; 26 - Нижнее кольцо; 27 - Уплотнение; 28 - Втулка; 29 - Разделительное кольцо; 30 - Штифт; 31 - Рым болт; 32 - Винт с цилиндрической головкой; 33 - Шпонка призматическая; 34 - Упорная шайба; 35 - Винт с цилиндрической головкой; 36 - Электропривод.

Запорный диск 12 выполнен в виде скрепленных между собой по меньшей мере трех колец из нержавеющей стали, между которыми расположены графитовые кольца, и имеет три эксцентриситета (смещения), как у всех 3-х эксцентриковых дисковых затворов (фиг. 7):

Х1 - смещение оси вала относительно оси симметрии проходного отверстия корпуса;

Х2 - смещение плоскости уплотнения относительно оси вала;

Х3-радиальное смещение вершин конуса запорного диска относительно оси трубопровода.

Но в отличие от 3-х эксцентриковых затворов разработанная конструкция имеет четвертый эксцентриситет (смещение) Х4 на фиг. 7. Плоскость седла у дискового затвора с тремя эксцентриситетами (смещениями запорного диска) располагается с наклоном (то есть не перпендикулярно) по отношению к оси симметрии конуса седла, а контуры седла в вертикальной проекции соответствуют форме сечения эллипса. У разрабатываемых затворов конус выполнен таким образом, что контуры плоскости диска имеют форму круга: диаметр D на фиг. 7. «Растяжка» эллиптической опорной поверхности седла затвора до формы круга делает проходное сечение затвора на типоразмер больше, чем у дискового затвора с тремя эксцентриситетами увеличивая коэффициент пропускной способности.

Конструкция дискового затвора с четырьмя смещениями запорного диска работает следующим образом.

При подаче рабочей среды в патрубок в направлении на запорный диск 12 при открытом положении затвора рабочая среда свободно перемещается по магистрали. Для перевода дискового затвора в закрытое положение при помощи электропривода 36 вращают вал 6. Вал 6 через шпоночное соединение 15 передает крутящий момент на запорный диск 12. В момент касания внешней грани запорного диска 12 об уплотнительную поверхность 17 седла корпуса 1 происходит герметизация затвора. За счет крутящего момента создаваемого электроприводом 36 на уплотнительной поверхности создается удельное давление уплотнения 17 необходимое для герметичности затвора. При этом, так как ось вала 6 имеет смещение относительно оси симметрии проходного отверстия корпуса 1, то площадь на которую давит рабочая среда и помогает закрывать запорный диск 12 больше, чем площадь на которую давит рабочая среда и помогает открывать запорный диск 12. Соответственно при подаче рабочей среды в патрубок на запорный диск 12 рабочая среда создает дополнительный крутящий момент, который создает дополнительное удельное давление уплотнения необходимые для герметичности затвора. Для перевода затвора обратно в открытое положение при помощи привода 36 вращают вал 6 в противоположном направлении.

При подаче рабочей среды в патрубок в направлении под запорный диск 12 при открытом положении затвора рабочая среда свободно перемещается по магистрали. Для перевода затвора в закрытое положение при помощи привода 36 вращают вал 6. Вал 6 через шпоночное соединение 15 передает крутящий момент на запорный диск 12. В момент касания внешней грани запорного диска 12 об уплотнительную поверхность 17 седла корпуса 1 происходит герметизация затвора. За счет крутящего момента создаваемого электроприводом 36 на уплотнительной поверхности создается удельное давление уплотнения 17 необходимое для герметичности затвора. При этом, так как ось вала 6 имеет смещение относительно оси симметрии проходного отверстия корпуса 1, то площадь, на которую давит рабочая среда и помогает открывать запорный диск 12, больше чем площадь, на которую давит рабочая среда и помогает закрывать диск. Соответственно при подаче рабочей среды в патрубок под запорный диск 12 рабочая среда создает дополнительный крутящий момент, который противодействует крутящему моменту созданному приводом 36. Для перевода затвора дискового обратно в открытое положение при помощи привода 36 вращают вал 6 в противоположном направлении.

Исходя из возможностей современных универсальных механообрабатывающих станков, и проанализировав необходимые размеры для:

корпуса 1, получаемые на горизонтально-расточном станке, например модели 2620;

втулок 4, получаемые на токарно-винторезном станке, например модели 1К62;

запорного диска 12, получаемые на горизонтально-фрезерном станке, например модели 6Р81,

допуски которых обеспечивают величины зазоров между торцами втулок 4, обращенных к оси симметрии проходного сечения корпуса 1 и торцами опорных приливов на запорном диске 12, получаем что при равенстве зазоров минимально возможная величина составляет 0,05 мм, а максимально возможная величина составляет 1,25 мм:

Минимально возможная величина = (+0,1 – 0 – 0 – 0 - 0) / 2=0,05 мм.

Максимально возможная величина = (+0,5 - (-0,5) - (-0,5) - (-0,5) - (- 0,5)) / 2=1,25 мм.

Данные допуски корпуса 1, втулок 4 и запорного диска 12 выбраны исходя из современных возможностей универсальных механообрабатывающих станков.

Так как втулки 4 установлены в корпус 1 и через вал 6 в запорный диск 12 таким образом, что зазоры между торцами втулок 4, обращенных к оси симметрии проходного сечения корпуса 1, и торцами опорных приливов на запорном диске 12 составляют не более 1,25 мм это позволяет избежать при подаче рабочей среды под запорный диск 12 возникновения изгибающего момента на валу 6 на участках от торцов втулок 4, обращенных к оси симметрии проходного сечения корпуса 1, до торцов опорных приливов на запорном диске 12. Вследствие этого не происходит изгибания вала 6 по направлению подачи рабочей среды, и соответственно не приводит к «отходу» внешней грани запорного диска 12 от уплотнительной поверхности седла корпуса 1. Это позволяет обеспечить герметичность класса «А» по ГОСТ 9544-2015.

Известных решений, содержащих сходные отличительные признаки полезной модели, автором не обнаружено.

Claims (1)

1. Затвор дисковый с четырьмя смещениями запорного диска, состоящий из находящихся в функционально-конструктивном единстве корпуса, имеющего седло с уплотнительной поверхностью в виде сплошного металлического или фторопластового кольца, которое с одной стороны от оси симметрии проходного сечения корпуса выполнено параллельно этой оси, а с другой стороны - по меньшей мере частично наклонено к ней, вала, установленного в вышеуказанный корпус с помощью втулок перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия со смещением относительно указанной оси, установленного на вал и зафиксированного на нем от проворота шпонками запорного диска в виде скрепленных между собой по меньшей мере трех колец из нержавеющей стали, между которыми расположены графитовые кольца, отличающийся тем, что внешняя грань запорного диска имеет конусную поверхность, ось которой наклонена относительно оси симметрии проходного отверстия корпуса и выполнена таким образом, что контуры плоскости диска имеют форму круга, при этом зазоры между торцами втулок, обращенных к оси симметрии проходного сечения корпуса, и торцами опорных приливов на диске не превышают величины 1,25 мм.

Images