Поворотный затвор

Поворотный затвор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 848838 (6! ) Дополнительное K IBT. свил-ву (22) Заявлено 29.! 1. 79 (21) 2848934/25-08 (51) M." Кл.

F l6 К 1/20 с присоединением заявки №

Государственный комитет (2;3) П рнпритет (53) УДК 621.646 (088.8) по делам изобретений н открытий

Опубликовано 23.07.81. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 25.07. 81 (72) Авторы изобретения

В. И. Большаков и Г. В. Дракин

Институт черной металлургии (7I) Заявитель (54) ПОВОРОТНЫЙ ЗАТВОР

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в качестве газоотсекающего клапана загрузочного устройства доменной пеЧИ.

Известна конструкция газоотсекаю5 щего клапана загрузочного устройства доменной печи, содержащая корпус, размещенную в нем запорную тарель, шарнирно установленную на рычаге ва10 ла клапана и контактирующую с седлом, причем контактные поверхности тарели и седла выполнены по круговой сфере (1 ).

Однако такие основные параметры конструкции клапана, как расположение шарнира тарели относительно вала клапана и контактных поверхностей, а также величина допустимого угла повоорота тарели на шарнире относитель- 1 но рычага, выбраны не рационально, без учета характера взаимодействия тареги с седлом при закрывании, что приводит к уменьшению стойкости и нарушению герметичности клапана. При закрывании в звеньях механизма клапана и его кинематических парах возникают нагрузки, приводящие к повышенному износу контактных поверхностей и повреждению шарнирного соединения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является поворотный затвор для доменной печи, содержащий корпус с седлом и запорную тарель, шарнирно связанную с поворотным рычагом приводного вала. Центр сферы вращения тарели на рычаге находится на одной горизонтали с уплотняющими поверхностями тарели и седла и с центром вращения рычага тарели.

Перемещение тарели осуществляется вращением рычага на валу клапана P2).

Однако нерациональное взаиморасположение центров вращения вала клапана и шарнирного соединения тарели относительно нижней кромки контактной Поверхности седла, отсутствие

8488

40

t9) 9о -2агс 30 где P

2 $ 8ТаУ

3 допустимого значения величины угла поворота тарели относительно рычага на шарнирном соединении приводит к тому, что при закрывании клапана этой конструкции, для всех значений

5 углов поворота тарели на шарнире, в точке контакта ее с седлом возникает сила трения, препятствующая установке тареля в седле и плотному сопряжению контактных поверхностей. При этом в звеньях механизма клапана и его кинематических парах возникают разрушающие нагрузки, снижающие его стойкость. Определенные значения коэффициентов трения между контактными 15 поверхностями перекошенной тарели и.седла вызывают заклинивание системы и исключают возможность герметичного перекрытия газовой магистрали.

Цель изобретения — повышение герметичности затвора.

Поставленная цель достигается тем, что шарнирое соединение запорной тарели с поворотным рычагом установлено по вертикальной оси седла в промежут- 2S ке, ограниченном перпендикулярно к ней, проходящим через центр вращения вала, и прямой, соединяющей этот центр с нижней точкой контактной поверхности, седла со стороны, противоположной это- 30 му центру, причем центр вращения вала расположен в зоне; ограниченной прямой, проходящей через нижнюю кромку контактной поверхности седла, и прямой, соединяющей центр сферы седла 35 с нижней точкой его контактной поверхности со стороны вала, а допустимый угол поворота запорной тарели на шарнирном соединении определяется выражением полупериод треугольника, замыкающего точку контакта тарели на седле, с ценгром шарнирного соединения тарели с рычагом и центром сферы контактной поверхности

50 тарели; рад ус сферы контактной поверхности тарели; расстояние центра сферы тарели от шарнира; минимальное расстояние от шарнира до точки контакта тарели с седлом со стороны вала

38 4 и B=arctg — углы, характеризующие пбложение шарнира тарели в закрытом положении затвора и точки контакта на седле относительно вала; а и Ъ вЂ” расстояние точки контакта тарели и седла соответственно до горизонтальной и вертикальной осей вала.

На фиг.1 схематично изображен поворотный затвор в закрытом положении на фиг.2 — то же, в критическом положении системы рычаг-тарель-седло, когда происходит изменение направления силы трения в точке контакта тарели с седлом.

Поворотный затвор содержит корпус

1, седло 2, запорную тарель 3, связанную с поворотным рычагом 4 вала 5 посредством шарнирного соединения 6.

Контактные поверхности тарели и седла выполнены по круговой сфере радиусом R с центром в точке С. Расположение центра вращения 0 11 тарели 3 шарнирного соединения 6 и точки контакта А на седле относительно центра сферы С контактной поверхности тарели принято соответственно с и п.

Центр вращения 0 вала 5 расположен в зоне, ограниченной прямыми 1, проведенной через нижнюю кромку контактной поверхности седла 2, и И, проведенной через центр С сферической поверхности седла 2 и точку контакта

А на седле со стороны вала 5. С целью более рационального использования мощности привода, центр 0 вращения ва" ла 5 максимально приближен к оси седла на расстояние 1 насколько позволяют конструкции седла 2 и корпуса 1.

Для обеспечения беспрепятственного выхода тарели 3 из седла 2 при открывании, с учетом монтажных и технологических отклонений размеров, центр враащения 0 вала расположен на прямой III соединяющей центр сферы С седла с точкой, расположенной ниже контактной поверхности седла со стороны этого центра э плоскости чертежа и образующей с ней "компенсационный" зазор Ф.

Практически зазор может приниматься в пределах 10-20 мм в зависимости от размеров элементов затвора и допускаемых отклонений размеров при монтаже. Центр вращения тарели (шарнирного соединения 6) относительно рычага

5 8488

4 расположен по вертикальной оси седла 2 в промежутке, ограниченном перпендикуляром Ч к ней, проходящим через центр вращения 0 вапа 5, и прямой Ч, соединяющей этот центр с нижней точкой контактной поверхности седла В со стороны противопложной вану.

Угол поворота тарели 3 (перекос) на шарнирном соединении 6 отноСитель- 10 но рычага 4 обозначен Ф, его допустимое значение (Р), угол поворота вала 5 $, его значение в закрытом положении затвора о

Закрывание затвора сопровождает- 1S ся процессом установки тарели 3 в седле 2 поворотом ее на шарнире 6 и скольжением контактной поверхности тарели 3 относительно точки контакта на седле 2. Монтажные и технологичес- 20 кие отклонения размеров в закрытом положении клапана компенсируются за счет поворота тарели на шарнире.

Этим обеспечивается плотное сопряжение контактных поверхностей таре-. ли и седла. Кинематическое взаимодействие запорной тарели 3 с седлом 2 при закрывании и открывании затвора, а также величины и направления таких кинетостатических параметров систе- S0 мы, как усилия в точке контакта тарели 3 с седлом 2 и в шарнирном соединении 6, в значительной степени зависят от расположения центра вращения 0 вала

5 и шарнирного соединения 6 относитель-З5 но контактных поверхностей седла 2, а также величины допустимого конструкцией угла поворота P+) тарели 3 на шарнире 6 ° Первоначальный контакт тарели 3, перекошенной от сил собствен- 40 ного веса и инерционных нагрузок, с седлом 2 происходит в точках А и В и располагается в плоскости чертежа.

Наиболее жесткие условия на систему рычаг-тарель-седло накладываются для случая контакта в точке А, расположенной на нижней кромке седла со стороны вала 5, поэтому величина допустимого угла поворота Щ тарели отнрсительно рычага определена для этого 50 случая контакта.

В точке контакта тарели с седлом, в зависимости от величины конструктивно возможного угла поворота тарели на шарнире и расположения шарнира тарели и вала относительно контактных поверхностей, могут возникать силы трения двух взаимно противоположных

38 Ь направлений. Это объясняется конструктивной особенностью системы рычагтарелв-седло, которая заключается в том, что после первоначального контакта перекошенной тарели с седлом., I пока условная ось 00 рычага не переЫ сечет точку контакта на седле (фиг.2), уменьшение угла поворота Р тарели,(перекос) происходит за счет скольжения вниз ее контактной поверхности (поворот тарели по часовой стрелке на фиг.2) относительно точки контакта А на седле. Сила трения при этом направлена в сторону, противоположную перемещению, и препятствует установке тарели в седле. При определенных величинах коэффициентов трения между контактными поверхностями и в шарнирном соединении может произойти заклинивание системы. Результирующая сила в точке контакта пересекает круг трения в шарнире и дальнейшее закрывание становится невозможным. После

) пересечения условной осью 00и, рычага

4 точки контакта на седле 2 перемещение контактирующей поверхности тарели относительно седла, а следова" тельно, и сектор сил трения, меняют направление. Дальнейшая установка тарели в седле происходит при благопрепятствующих условиях.

Таким образом, расположение .шарнира тарели в закрытом положении клапана ниже прямой, соединяющей центр вращенйя 0 вала с возможной точкой контакта на седле, вызывает при установке тарели в седле независимо от величины угла ее поворота 4 препятствующие силы, способные привести систему к заклиниванию. Шарнирное соединение следует располагать выше этой прямой настолько, чтобы система позволила за счет возможного перекоса тарели на шарнире компенсировать монтажные и технологические отклонения размеров без возникновения в точке контакта препятствующих сил трения, способных вызвать заклинивание системы. Располагать шарнирное соединение вьппе оси вала клапана нецелесообразно, так как в этом случае увеличивается угол поворота вала, достаточный для вывода тарели из soны действия абразивного потока, а следовательно, увеличивается цикл работы устройства, его габариты и вес. Установка тарели в седле при этом приобретает, сложный характер

848838 8 со сферическим седлом, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения герметичности, шарнирное соединение запорной тарели с поворотным рычагом установлено по вертикальной оси седла в промежутке, ограниченном перпендикуляром к ней, проходящим через центр вращения вала, и прямой, соединяющей этот центр с нижней точкой контактной поверхности седла со стороны, противоположной этому центру

У причем центр вращения вала расположен в зоне, ограниченной прямой, проходящей через нижнюю кромку контактной поверхности седла, и прямой, соединяющей центр сферы седла с нижней точкой его контактной поверхности . со стороны вала, а допустимый угол поворота запорной тарели на шарнирном соединении определяется выражением

25 р +с+Я где Р

35 сов sin&

Источни принятые во вни

1. Авторское № 522235, кл. С

2. Авторское № 136397, кл . С

Формула изобретения

55 и .сопровождается изменением места расположения точки контакта на седле.

Величина допустимого угла перекоса тарели на шарнире определяется из условия, что вектор силы трения в точке контакта тарели с седлом, при закрывании клапана, принимает трубемое направление после пересечения условной осью 00.„рычага точки контакта на седле.

Величина допустимого угла поворота тарели на шарнире существенно влияет на характер взаимодействия тарели и седла при закрывании. Даже при рациональном выборе основных конструктивных параметров клапана, но сверхдопустимых величинах угла поворота тарели Р, закрывание сопровождается возникновением в точке контакта перекошенной тарели с седлом сил трения, препятствующих про— цессу самоустановки тарели и способ-ных вызвать заклинивание системы.

Причем силы, возникающие при закрывании, в точке контакта и в шарнире увеличиваются с увеличением угла поворота тарели.

Рациональное расположение центров вращения вала и шарнирного соединения тарели с рычагом, а также ограничение угла поворота тарели на шарнире по допустимому значению, исходя из принятых конструктивных параметров устройства, позволяет обеспечить его надежную работу в эксплуатации при минимальных нагрузках в механизме -затвора.

Создание конструкции уплотняющего клапана с более благоприятным распределением сил в системе рычагтарель-седло исключает возможность ее заклинивания при закрывании и способствует увеличению его надежности и долговечности. Снижение уровня нагрузок, возникающих в зоне контакта тарели с седлом, обеспечивает длительную эксплуатацию клапана без износа его рабочих поверхностей, что позволяет осуществить высокую герметичность клапана в течение длительного срока службы.

Поворотный затвор, в корпусе которого размещена запорная тарель, шарнирно соединенная с поворотным рычагом приводного вала и контактирующая полупериметр треугольника, замыкающего точку контакта тарели на седле с центром шарнирноГо соединения тарели с рычагом и центром сферы контактной поверхности тарели; радиус сферы контакт ной поверхности тарели расстояние центра сферы тарели от шарнира минимальное расстояние от шарнира до точки контакта тарели с седлом со стороны вала углы, характеризующие положение шарнира тарели в закрытом положении затвора и точки контакта на седле относительно вала" расстояние точки контакта тарели и седла соответственно до горизонтальной и вертикальной осей вала. ки информации, мание при экспертизе свидетельство СССР

21 В 7/18, 1975. свидетельство СССР

21 В 7/18ý 1960.

848838 иг.

Заказ 6052 45 Тираж 1006

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий ,133035., Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Т. Колясинская

Редактор И. Николайчук Техред И. Асталош Корректор Л. Иван