запорное устройство

Формула изобретения

Запорное устройство, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, приводной валик, запорный орган с коромыслом, расположенным на приводном валике, и размещенное в выходном патрубке седло запорного органа, отличающееся тем, что в запорном органе выполнено отверстие и установлен с возможностью перекрытия упомянутого отверстия дополнительный запорный орган, соединенный дополнительным рычагом с приводным валиком и при повороте взаимодействующий с коромыслом запорного органа, установленным с возможностью вращения относительно приводного валика, на приводном валике установлен кулачок с профильным пазом, а в выходном патрубке за седлом запорного органа установлена поворотная заслонка, на валу которой размещен поводок с роликом, установленным с возможностью взаимодействия с кулачком и его профильным пазом.

Описание изобретения к патенту

Заявляемое изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в металлургии, химической промышленности, на тепловых электростанциях и т. д. для надежного перекрытия магистрали.

Известно запорное устройство, исполнительный орган которого содержит поворотную захлопку, взаимодействующую с седлом, выполненным в выходном патрубке, конструктивно такое устройство отличается простотой и надежно герметизирует выходную полость, так как давление рабочей среды поджимает захлопку к седлу; имеет большой ресурс работы и позволяет выполнить ремонтные работы без демонтажа из магистрали (Котелевский Ю. М. и др. Современные конструкции трубопроводной арматуры. М. Недра, 1970, стр. 265).

Недостатком запорного устройства, выполненного по данной схеме, является большая мощность, которая нужна для открытия клапана, так как необходимо преодолеть усилие от действия давления рабочей среды на площадь седла захлопки. Одним из решений по снижению усилия на приводном валике является введение байпасной линии с вентилем, выравнивающим давление по обе стороны запорного элемента (Благов Э. Е. Ивницкий Б. Я. Дроссельно-регулирующая арматура в энергетике. М. Энергия, 1974, стр. 181). Это не только усложняет конструкцию запорного устройства, но и не позволяет автоматизировать процесс управления клапанами.

Наиболее близким по совокупности признаков является запорное устройство (А. с. СССР B 1286862 кл. F 16 K 1/24, 1987 г), содержащее запорный орган, пневмоцилиндр с корпусом, поршнем и штоком, средство поворота с пальцем и закрепленный на штоке поворотный шарнир. Для расширения функциональных возможностей средство поворота размещено в корпусе пневмоцилиндра, а поворотный шарнир установлен внутри поршня с возможностью взаимодействия с ним. Таким образом, для управления устройством установлен поршневой силовой элемент, требующий для функционирования рабочую среду с давлением, что усложняет конструкцию устройства, вводит в нее трущиеся пары с поступательным движением, дополнительные уплотнительные элементы.

Задачей изобретения является уменьшение крутящего момента, необходимого для открытия запорного устройства, что позволит использовать для управления им электропривод малой мощности, автоматизировать технологические процессы с использованием данного запорного устройства, а где это допустимо, использовать ручной привод.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, приводной валик, запорный орган с коромыслом, расположенным на приводном валике, и размещенное в выходном патрубке седло запорного органа, согласно изобретению в запорном органе выполнено отверстие и установлен с возможностью перекрытия упомянутого отверстия дополнительным запорным органом, соединенный дополнительным рычагом с приводным валиком и при повороте взаимодействующий с коромыслом запорного органа, установленным с возможностью вращения относительно приводного валика, кроме этого, на приводном валике установлен кулачок с профильным пазом, а в выходном патрубке за седлом запорного органа установлена поворотная заслонка, на валу поворота которой размещен поводок с роликом, установленным с возможностью взаимодействия м кулачком и его профильным пазом.

Получаемый при осуществлении изобретения технический результат, а именно уменьшение мощности на управление запорным устройством, достигается за счет того, что между затвором и поворотной заслонкой образована промежуточная полость, которая обеспечивает при открытии дополнительного запорного органа малого проходного сечения выравнивание уровня давления по обе стороны затвора, вследствие чего усилие, действующее на него от давления рабочей среды, практически сведено к нулю. Диаметральные размеры дополнительного запорного органа принимаются из условия обеспечения требуемых малых по величине крутящего момента на приводном валике и времени заполнения промежуточной полости, определяемого скоростью вращения приводного валика и кинематической совместной работы рычага, коромысла и кулачка. Разворот заслонки начинается после вывода затвора из-под воздействия потока рабочей среды, что не приводит к росту крутящего момента на приводном валике.

Запорное устройство изображено на фиг. 1, фиг. 2 вид А со стороны выхода на фиг. 1; на фиг. 3 механизм привода.

Запорное устройство состоит из корпуса 1 с входным и выходным патрубками, в котором размещен затвор 2, связанный с коромыслом 3, расположенным с возможностью относительного вращения на приводном валике 4. В затворе установлен дополнительный запорный орган 5, соединенный жестко через рычаг 6 с приводным валиком. Седло затвора выполнено жестко через рычаг 6 с приводным валиком. Седло затвора выполнено к выходном патрубке корпуса. За седлом установлена поворотная заслонка 7, ось вращения которой 8 через поводок 9 с роликом 10 взаимодействует с кулачком 11, насаженным на приводной валик и снабженным профильным пазом. В закрытом положении поворотная заслонка фиксируется также упором 12. Сверху полость корпуса закрыта крышкой 13. В рассматриваемом варианте управление запорным устройством осуществляется электроприводом 14.

Запорное устройство работает следующим образом. При подаче команды на открытие электропривод 14 начинает вращать приводной валик 4 и вместе с ним поворачивать рычаг 6, открывая дополнительный запорный орган 5. При этом происходит заполнение промежуточной полости между затвором 2 и заслонкой 7. На определенном угле поворота валика рычаг 6 упирается в коромысло 3 и открывает затвор 2 от седла. Кулачок 11, вращающийся также с приводным валиком, обкатывает ролик 10 поводка 9, сохраняя заслонку в положении "закрыто". На угле, соответствующем выходу затвора из потока рабочей среды, профильный паз кулачка захватывает ролик поводка заслонки, разворачивая ее на угол 90^o, т. е. устанавливая ее в положение "открыто". Процесс открытия запорного устройства завершен.

Закрытие запорного устройства происходит в обратном порядке. Вначале кулачком 11 заслонка 7 разворачивается в положение "закрыто", после чего коромысло, отслеживая рычаг 6, устанавливает затвор 2 на седло. При дальнейшем вращении приводного валика осуществляется закрытие дополнительного клапана.

Так как дополнительный запорный орган выполнен с малым проходным сечением, то для его открытия требуется небольшое усилие, а следовательно, малая величина крутящего момента на приводном валике. Вследствие установки за седлом затвора запорного элемента в виде заслонки, после открытия дополнительного клапана создается подпор, уменьшающийся перепад давления на затворе практически до нуля. Это позволяет при простоте и надежности конструкции управлять запорным устройством электроприводом малой мощности.