Затвор повышенной герметичности и вибрационной стойкости с усиленным стопорением и разгрузочным круговым кольцом для сосудов и аппаратов, работающих под внутренним или наружным давлением



Затвор повышенной герметичности и вибрационной стойкости с усиленным стопорением и разгрузочным круговым кольцом для сосудов и аппаратов, работающих под внутренним или наружным давлением
Затвор повышенной герметичности и вибрационной стойкости с усиленным стопорением и разгрузочным круговым кольцом для сосудов и аппаратов, работающих под внутренним или наружным давлением
Затвор повышенной герметичности и вибрационной стойкости с усиленным стопорением и разгрузочным круговым кольцом для сосудов и аппаратов, работающих под внутренним или наружным давлением
Затвор повышенной герметичности и вибрационной стойкости с усиленным стопорением и разгрузочным круговым кольцом для сосудов и аппаратов, работающих под внутренним или наружным давлением

 

F16J13 - Крышки или подобные закрывающие элементы для сосудов высокого давления вообще (для цилиндров двигателей или подобных устройств F16J 10/00; уплотнении F16J 15/02, для коробчатой тары B65D 43/00; зажимные или нажимные приспособления для крепления или удерживания затворов B65D 45/00; затворы для тары, не отнесенные к другим рубрикам B65D 51/00; крышки для больших контейнеров B65D 90/10; задвижки для больших контейнеров B65D 90/54; для сосудов, предназначенных для хранения газов в сжатом, сжиженном или твердом состоянии F17C 13/06; для паровых котлов F22B)

Владельцы патента RU 2416751:

Марфицын Владимир Петрович (RU)
Марфицын Андрей Владимирович (RU)
Марфицын Сергей Владимирович (RU)

Затвор предназначен для сосудов и аппаратов, работающих под внутренним или наружном давлении. Затвор имеет на крышке и корпусе отбортовки, направленные в противоположные стороны с расположенным между ними Х-образным уплотнителем и откидными захватами, расположенными равномерно по окружности, при этом в конструкции затвора применено разгрузочное круговое кольцо, изолированное от корпуса сосуда круговой эластичной прокладкой, которое за счет своей собственной жесткости освобождает корпус сосуда от изгибающих моментов, действующих от захватов, принимающих нагрузку на себя. Центральное расположение копиров позволило увеличить ширину захватов; для крепления ролика копира применена схема двухопорной балки; копиры выполнены из прутков круглого и поперечного сечения со сплюснутыми и загнутыми в горячем состоянии концами и крепятся болтами, ввернутыми в полку, расположенную в выемке силового кольца. Крепление захватов позволяет корректировать неточности сборки и дает возможность копиру поворачиваться вокруг крепящего болта на некоторый угол; при необходимости этот болт можно затянуть, для чего снимается накладка, под которой находится Г-образный выступ, болт откручивается, Г-образный выступ смещается вправо, обеспечивая доступ для затяжки болта. Технический результат - повышение надежности. 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к герметичным затворам для сосудов и аппаратов, работающих под внутренним или наружным давлением или вакуумом.

Аналогом (прототипом) является изобретение RU 2346197 C1 «Затвор повышенной герметичности и вибрационной стойкости с усиленным стопорением для сосудов и аппаратов, работающих под внутренним или наружным давлением». Признаками аналога, совпадающими с заявляемым изобретением являются:

а) наличие отбортовок на крышке и корпусе затвора, направленных в противоположные стороны;

б) форма отбортовок, выполненная по параболе или окружности;

в) наличие уплотнителя Х-образной формы, выполненного эластичным с лепестками, расположенными на отбортовках по всей окружности уплотнителя с выпуклыми уплотнительными поясками по центру симметрично вертикальной оси уплотнителя;

г) наличие у Х-образного уплотнителя лепестка, расположенного на отбортовке корпуса, имеющего сплошной замковый паз, в который входит кромка отбортовки корпуса;

д) наличие металлических нажимных и эластичных колец, уложенных в отбортовках крышки и корпуса;

е) нажимные кольца, которые крепятся к эластичному кольцу с помощью винтов, ввертываемых в резьбовые отверстия, выполненные в металлическом нажимном кольце;

ж) наличие центрирующих стопоров из электровибрационных материалов, закрепленных на внутренней поверхности кромки отбортовки крышки;

з) нажимное и эластичное кольца в отбортовке корпуса, которые центрируются лепестком замкового паза уплотнителя;

и) наличие откидных расположенных равномерно по окружности захватов, имеющих нажимную носовую часть, хвостовую с роликом, и спинку захвата, выполненную в виде наклонной плоскости. Спинка захвата, прилегающая к наружному силовому кольцу, выполнена в продольном сечении по логарифмической спирали;

к) наличие наружного силового кольца с внутренним конусом, угол наклона образующей конуса к горизонтальной оси составляет 3-6°;

л) наличие хомутного стягивающего устройства, которое при затяжке равномерно по всему периметру прижимает лепестки уплотнителя к отбортовкам; хомутное стягивающее устройство представляет собой замкнутое металлическое кольцо с затяжным устройством, состоящим из двух щек на концах кольца, между которыми расположен затяжной винт, и эластичный стержень, расположенный на полочках, закрепленных на щеках, и отстоящее от щита на некотором расстоянии; поверхность эластичного стержня, прилегающего к лепесткам уплотнителя, выполнена седловидной; радиус кривизны поверхности в каждом сечении эластичного стержня имеет точку касания с лепестками, образуя вдоль седла линию касания, а при затянутом состоянии охватывающего кольца - узкую поверхность касания; охватывающее металлическое кольцо подвешено сверху на двух тросиках, перекинутых через блоки, установленные на кронштейнах, закрепленных на корпусе сосуда или аппарата.

К недостаткам аналога можно отнести следующие факторы:

- наличие направляющих для перемещения кронштейнов не позволяет разместить дополнительно по окружности захваты, которые снизили бы нагрузку на каждый захват;

- приварка элементов направляющих для кронштейнов, а также необходимость их для закрепления болтами увеличивает трудоемкость изготовления затвора;

- возможно заклинивание кронштейнов в направляющих при больших нагрузках (давлениях);

- размещение копиров сбоку от захватов усложняет конфигурацию кронштейнов, повышает трудность их изготовления;

- увеличивается нагрузка на ось ролика из-за консольности ее закрепления.

Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, по сравнению с аналогом являются следующие:

- разгрузка корпуса сосуда от моментных нагрузок кронштейнов;

- устранение приварки элементов направляющих для кронштейнов и необходимости их закрепления болтами;

- размещение копиров соосно с захватами;

- увеличение ширины захвата за счет центрального расположения копира;

- замена консольного закрепления оси ролика на закрепление по типу двухопорной балки;

- возможность регулировки копиров при их установке.

Поставленная задача решается тем, что затвор повышенной герметичности и вибрационной стойкости с усиленным стопорением и разгрузочным круговым кольцом для сосудов и аппаратов, работающих под внутренним или наружным давлением, имеет на крышке и корпусе отбортовки, направленные в противоположные стороны с распложенным между ними Х-образным уплотнителем, при этом в конструкции затвора применено разгрузочное круговое кольцо, изолированное от корпуса сосуда круговой эластичной прокладкой, которое за счет своей собственной жесткости освобождает корпус сосуда от изгибающих моментов, действующих от захватов, принимая нагрузку на себя; в связи с соосными копирами и захватами расположение копиров увеличивает ширину захватов; для крепления ролика копира применена схема двухопорной балки; копиры выполнены из прутков круглого поперечного сечения со сплюснутыми и загнутыми в горячем состоянии концами и крепятся болтами, ввернутыми в полку, расположенную в выемке силового кольца; для коррекции неточности сборки и обеспечения свободы движения ролика по копиру крепление копира выполнено таким образом, чтобы он мог поворачиваться вокруг крепящего его болта на некоторый угол; при необходимости этот болт можно затянуть; для этого снимается накладка, под которой находится Г-образный выступ, закрепленный винтом; винт откручивается, Г-образный выступ смещается вправо, обеспечивая доступ для затяжки болта.

На фиг.1 показан продольный разрез затвора в закрытом положении, на фиг.2 - вид сверху с разрезом А-А.

Затвор состоит из откидных захватов 1 (фиг.1, 2), расположенных равномерно по окружности и имеющих нажимную носовую часть, хвостовую с роликом 12, который имеет две реборды. Наружное силовое кольцо 2 (фиг.1, 2) имеет прорезь, в которую заходит ролик 12 в верхнем положении с размещенным в ней копиром 10, закрепленным болтом 11.

На корпус надето разгрузочное круговое кольцо 3 (фиг.1, 2) через эластичную прокладку 6. К разгрузочному кольцу с помощью болтов 5 крепятся кронштейны 4.

Усилие от силового кольца 2 (фиг.1, 2) на упорную усиленную резьбу передается через уголок 9 с расположенными равномерно по окружности болтами 8 на стойки 7, приваренные к корпусу через прокладку равномерно по окружности. В предлагаемой конструкции ширина захвата увеличена за счет центрального положения копира. Это увеличило прочность захвата, так как он работает на изгиб и момент сопротивления bh2/6 (ширина входит в первой степени). Замена консольного закрепления оси копира на двухопорную схему балочного типа снижает нагрузку на ось ролика и предохраняет ролик от бокового заклинивания.

Применено поворотное крепление прутковых копиров 10 (фиг.1, 2) на приварной полке с помощью болтов 11. Такое крепление копиров позволит проводить регулировку их при установке поворотом копиров вокруг оси болта 11 с последующим закреплением.

Наибольшее напряжение у внутренних углов сечения кольца, где ρ=c и

определим по формуле [С.П.Тимошенко. Сопротивление материалов, том второй, ОГИЗ, Гостехиздат, 1946 с.164-165]

где Mt - распределенный по окружности момент от внешней нагрузки,

ρ - средний радиус кольца,

h - высота сечения кольца,

с - внутренний радиус сечения,

d - наружный радиус кольца.

Формула (1) показывает, что с увеличением h напряжение уменьшается. Мы берем величину h такой, чтобы при заданных нагрузках напряжения не превышали допустимых значений, в предлагаемом изобретении h - это длина кольца. В рассматриваемом случае высота h втулки (кольца) и ее длина - это одно и то же.

Рассмотрим работу затвора диаметром 500 мм с разгрузочным круговым кольцом при давлении 100 кг/см2:

сила давления внутренней среды на внутреннюю расчетную площадь крышки 212400 кг (см. табл. №1, фиг.3). Для гарантии увеличим расчетную силу давления в 1,1 раза, получим 212400×1,1=233640 кг.

Внутренний радиус кольца R=26+2,6=28,6 см. Длина окружности внутреннего кольца 2π×28,6=179,7 см. Сила, приходящаяся на единицу длины окружности:

Момент Mt, скручивающий кольцо:

Изгибающий момент в каждом из поперечных сечений:

Mtρ=7150×27,3=195195 кг·см

Наибольшее напряжение в кольце находим по формуле (1):

Количество захватов, размещаемых на окружности:

2 πR:4,5=179,7:4,5=39,933≈40 захватов.

Сила, действующая на один захват

233640:40=5841 кг.

Момент, действующий на один захват:

5841 кг × 5,5 см=32125,5 кг·см.

Момент воспринимается 2 болтами (парой сил), действующей на плече 7 см.

Нагрузка на один болт:

32125 кг·см : 7 см=4589 кг.

Принимаем болт M12 с внутренним диаметром резьбы - 10 мм.

Напряжение в болте:

Материал болта - сталь 30ХГСА с пределом текучести

σT=835 МПа (85 кг/мм2)

Допускаемое напряжение по международному стандарту ANSI/API 6A - 2003 п.4.3.3.2. Сказано, что «методология конструирования, описанная в ASME, раздел VIII, глава 2, приложение 4, может использоваться для расчета при конструировании оборудования, работающего под давлением. Напряжения, допустимые в конструкции, ограничиваются следующими критериями:

Sm=2/3 Sy,

где Sm - интенсивность напряжений конструкции при номинальном рабочем давлении;

Sy - минимальный предел текучести материала».

[σ]=2/3 Sy=5666,1 кг/см2.

Запас прочности по допускаемому напряжению:

Превышение составляет (1,25-1,23)/1,25=0,016 (1,6%), что допустимо.

Варьированием расстояния между болтами конструктор может управлять фактическим напряжением в болтах.

Давление на уплотнитель

р=F2/Syпл

р=212400·1,1/518=451,042 кг/см2≈45,1 МПа

Запас по герметичности:

45,1 МПа/10 МПа=4,51

Запас прочности на сжатие полиуретанового уплотнителя:

137 МПа/45,1 МПа=3,038

Материал уплотнителя - полиуретан. Согласно техническим условиям ТУ 2252-008-0023476-2002 с датой введения 2003-04-18. По данным завода-изготовителя (Ижевский завод пластмасс) допустимая прочность уплотнителя на сжатие - 137 МПа.

Полиуретан применяется на Курганском заводе «Корвет» для изготовления нефтегазовой арматуры давлением 70 МПа.

Затвор повышенной герметичности и вибрационной стойкости с усиленным стопорением и разгрузочным круговым кольцом для сосудов и аппаратов, работающих под внутренним или наружным давлением, имеющий на крышке и корпусе отбортовки, направленные в противоположные стороны с распложенным между ними Х-образным уплотнителем, отличающийся тем, что в конструкции затвора применено разгрузочное круговое кольцо, изолированное от корпуса сосуда круговой эластичной прокладкой, которое за счет своей собственной жесткости освобождает корпус сосуда от изгибающих моментов, действующих от захватов, принимая нагрузку на себя; в связи с соосными копирами и захватами расположение копиров увеличивает ширину захватов; для крепления ролика копира применена схема двухопорной балки; копиры выполнены из прутков круглого поперечного сечения со сплюснутыми и загнутыми в горячем состоянии концами и крепятся болтами, ввернутыми в полку, расположенную в выемке силового кольца; для коррекции неточности сборки и обеспечения свободы движения ролика по копиру крепление копира выполнено таким образом, чтобы он мог поворачиваться вокруг крепящего его болта на некоторый угол; при необходимости этот болт можно затянуть; для этого снимается накладка, под которой находится Г-образный выступ, закрепленный винтом; винт откручивается, Г-образный выступ смещается вправо, обеспечивая доступ для затяжки болта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазовому машиностроению и предназначено для использования в конструкциях концевых затворов камер запуска и приема поточных снарядов при эксплуатации трубопроводов особенно больших диаметров (более 500 мм).

Изобретение относится к устройствам для эксплуатации магистральных трубопроводов и может быть использовано в газовой и нефтяной промышленности для запуска в трубопровод и извлечения из него средств дефектоскопии, очистных устройств и других поточных средств (ПС).

Изобретение относится к устройствам для эксплуатации магистральных трубопроводов и может быть использовано в газовой и нефтяной промышленности для запуска в трубопровод и извлечения из него средств дефектоскопии, очистных устройств и других поточных средств (ПС).

Крепеж // 2384778
Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для использования в качестве устройства в сосудах теплоэнергетического оборудования с разъемными фланцевыми крышками.

Изобретение относится к конструкциям быстродействующих затворов сосудов давления. .

Изобретение относится к уплотнительной конструкции емкости высокого давления. .

Заглушка // 2368824

Изобретение относится к быстродействующим затворам для трубопроводов и аппаратов, работающих как при высоких, так и при низких давлениях. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть реализовано, например, как устройство для периодического закрывания и открывания отверстий в емкостях с давлением не свыше 0,7 кГс/см 2.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и предназначено для использования в нефтегазовой промышленности для обеспечения быстрого доступа во внутреннюю полость трубопроводов без нарушения их целостности при проведении обслуживания, ремонта и диагностического осмотра, например, для ввода в камеры запуска очистных устройств

Люк-лаз // 2428612
Изобретение относится к технике высоких давлений и может быть использовано для обеспечения доступа в сосуды и резервуары в технологических целях (очистка, монтаж, ремонт, испытания и т.п.)

Люк-лаз // 2428612
Изобретение относится к технике высоких давлений и может быть использовано для обеспечения доступа в сосуды и резервуары в технологических целях (очистка, монтаж, ремонт, испытания и т.п.)

Изобретение относится к нефтяной, газовой, нефтехимической, энергетической и биологической отраслям промышленности и может быть использовано при изготовлении и реконструкции аппаратов на любые давления и диаметры в трубопроводном, железнодорожном, автомобильном транспорте и других отраслях с использованием быстродействующего концевого секторного затвора (далее «затвора»)

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим эксплуатацию магистральных трубопроводов, и может быть использовано для запирания камер запуска и приема поточных средств в газовой и нефтяной промышленности, а также в других областях в качестве запорных элементов люков

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании крупногабаритных камер высокого давления для испытания в них изделий

Изобретение относится к закрывающим устройствам, предназначенным для уплотнения камеры повышенного давления, такой как труба или трубопровод. Закрывающее устройство содержит трубную муфту с входным отверстием, которая может быть присоединена к камере повышенного давления, дверцу для герметизации входного отверстия, на которой расположен кольцевой удерживающий обод, состоящий из набора соединенных между собой сдвижных блоков и замкового сдвижного блока, которые предназначены для передачи на окружающую трубную муфту напряжений, создаваемых давлением, действующим на дверцу. Каждый из соединенных между собой сдвижных блоков может поворачиваться в ограниченных пределах относительно соседних блоков. Также на крышке расположена ручка управления удерживающим ободом с приводным соединительным звеном, которое связано с замковым сдвижным блоком. Приведение в действие ручки управления удерживающим ободом заставляет замковый сдвижной блок перемещаться вверх в вертикальном направлении. Линейное перемещение замкового сдвижного блока обеспечивает поворот в ограниченных пределах каждого из соединенных между собой сдвижных блоков, в результате чего кольцевой удерживающий обод сдвигается из раздвинутого положения зацепления в сдвинутое положение выхода из зацепления с внутренним профилем трубной муфты. Закрывающее устройство содержит также запирающий механизм, обеспечивающий предупреждение о повышенном давлении, представляющий собой предохранительное устройство, предотвращающее приведение в действие ручки управления удерживающим ободом, когда в камере имеется повышенное давление. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 10 ил.

Затвор предназначен для сосудов давления. Затвор содержит корпус с резьбовым пояском, крышку, накидную гайку, взаимодействующую с крышкой и по резьбе с корпусом, уплотнительный элемент, расположенный в кольцевом пазу корпуса, запорное устройство, включающее в себя кронштейн, жестко закрепленный на корпусе, две тяги, связанные стягивающей муфтой, при этом одна тяга шарнирно соединена с кронштейном, а другая посредством съемного пальца - с рычагом, взаимодействующим с накидной гайкой, содержит на противоположном конце рычага втулку, ось которой параллельна оси корпуса, а также палец, смонтированный на расстоянии от втулки параллельно оси корпуса. На наружной поверхности крышки в ее центре выполнен цилиндрический выступ, взаимодействующий с втулкой рычага. Встречные плоскости крышки и корпуса содержат кольцевые выступы, выполненные соосно оси корпуса и образующие подвижное цилиндрическое сопряжение, а на гайке по ее периметру смонтированы упоры, взаимодействующие с пальцем рычага, при этом размеры паза в упорах в радиальном направлении больше диаметра пальца рычага. Тяга, соединенная с рычагом, имеет несколько отверстий, расположенных вдоль оси тяги. Технический результат - повышение герметичности затвора, а также упрощение конструкции и процедуры его эксплуатации. 4 ил.

Изобретение относится к области нефтегазового машиностроения. Затвор содержит полый корпус, установленный внутри корпуса с возможностью блокировки и разъема запирающий узел с поворотным механизмом и узлом первичного поджатия запирающего узла, при этом запирающий узел состоит из последовательно установленных: крышки, уплотнительного элемента и вогнутого внутрь полого корпуса днища, снабженного полкой для установки на ней уплотнительного элемента, который расположен между поверхностью нижней стороны крышки и указанной полкой днища, при этом затвор дополнительно снабжен фиксирующим элементом для запирающего узла, имеющим опорную часть, которая размещена выше уровня установки запирающего узла и выполнена с возможностью контакта с верхней стороной крышки запирающего узла, причем фиксирующий элемент установлен на корпусе и/или в теле корпуса. Технический результат заключается в упрощении конструкции и в повышении надежности работы. 15 з.п. ф-лы, 1 табл., 8 ил.
Наверх