Медиагруппа ARMTORG. Разработка ОАО «Волгограднефтемаш» – кожух байонетного затвора для защиты контактных поверхностей от загрязнений

В первом номере 2022 года журнала «Вестник арматуростроителя» мы представляем вашему вниманию новейшую разработку предприятия «Волгограднефтемаш» – кожух байонетного затвора для защиты контактных поверхностей от загрязнений.

Владелец патента – открытое акционерное общество «Волгограднефтемаш»;
Автор патента – Аникин Александр Александрович.

Полезная модель относится к области нефтегазовой, нефтехимической и химической промышленности, а именно к защитным кожухам для затворов байонетного типа, которые используются на трубопроводах, сосудах и аппаратах, работающих под давлением.

Изделие включает в себя защитное кольцо ступенчатого профиля, имеющее отверстия для возможности крепления к лицевой поверхности крышки байонетного затвора посредством болтов, а также уплотнение в виде кольцевого элемента, прикрепленного к защитному кольцу ступенчатого профиля посредством разъемного соединения. При этом корпус байонетного затвора содержит дополнительный угловой выступ, который находится между лицевой поверхностью и наружными плоскостями зубьев корпуса байонетного затвора, образованного внутренней цилиндрической и торцевой поверхностями, создающими в своем сопряжении тороидальную поверхность.

Защитное кольцо ступенчатого профиля создано с проточкой наружной поверхности и кольцевой канавкой в ней, а уплотнение в виде плоского сплошного кольца обладает по внутреннему контуру буртом для фиксации в кольцевой канавке. Он закреплен при помощи дополнительных прижимных планок и резьбовых крепежных элементов, наружная часть уплотнения имеет контакт с тороидальной поверхностью углового выступа корпуса байонетного затвора, перекрывая зазор между зубьями корпуса и крышки байонетного затвора. Такая конструкция помогает увеличить надежность работы байонетного затвора без ухудшения эргономических показателей, регламентируемых ГОСТ 21753-76, что приведет к увеличению срока его эксплуатации.

Байонетные затворы обычно применяются на открытом воздухе. Пыль и грязь, попадающие в конструктивные зазоры между зубьями крышки и корпуса, являются ключевыми факторами абразивного износа зубьев и уплотнительной поверхности затвора, что снижает срок его службы. Также абразивные загрязнения могут служить причиной образования задиров на контактных поверхностях зубьев байонетного затвора при попытке его открытия, что может привести к его повреждению или заклиниванию крышки в корпусе. В свою очередь это приводит к тому, что байонетный затвор перестает открываться. Помимо этого, при понижении температуры воздуха в зазорах возможно образование наледи, что также приводит к затруднениям при открытии байонетного затвора.

Сущность предполагаемой полезной модели состоит в том, что заявленный кожух байонетного затвора, имеющий защитное кольцо ступенчатого профиля, закрепленное на крышке байонетного затвора, и уплотнение, прикрепленное к нему при помощи прижимных планок и резьбовых крепежных элементов, которое контактирует с тороидальной поверхностью дополнительного углового выступа корпуса байонетного затвора, что позволяет перекрыть зазор между зубьями корпуса и крышки байонетного затвора.

Данная конструкция предотвращает попадание загрязнений и атмосферных осадков на контактные поверхности байонетного затвора, повышая надежность работы байонетного затвора без ухудшения эргономических показателей, регламентируемых ГОСТ 21753-76. Технический результат достигается за счет описанного выше устройства изделия.

Конструкцию кожуха байонетного затвора можно увидеть на рисунке 1 (общий вид байонетного затвора с кожухом), рисунке 2 (байонетный затвор при закрытом положении – поперечное сечение А-А) и рисунке 3 (поперечное сечение кожуха при закрытом положении затвора – увеличенный выносной вид Б).

Байонетный затвор (рис. 1) содержит корпус 1, крышку 2, поворотный рычаг 3 и рычаг-шестерню 4. Корпус 1 и крышка 2 байонетного затвора имеют ответные зубья, образующие байонетное соединение. В закрытом состоянии байонетного затвора образуются конструктивные зазоры между зубьями крышки 2 и корпуса 1 байонетного затвора.

Поворотный рычаг 3 байонетного затвора обеспечивает шарнирное соединение крышки 2 с корпусом 1 байонетного затвора. Рычаг-шестерня 4 обеспечивает вращение крышки 2 вокруг своей оси относительно корпуса 1 байонетного затвора. Кожух 5 байонетного затвора для защиты контактных поверхностей от загрязнений устанавливается непосредственно на крышку 2 байонетного затвора между корпусом 1 и поворотным рычагом 3 байонетного затвора.

Корпус 1 байонетного затвора (рис. 3) содержит дополнительный угловой выступ, расположенный между лицевой поверхностью и наружными плоскостями зубьев корпуса 1 байонетного затвора, образованный внутренней цилиндрической 6 и торцевой поверхностями 7, создающими в своем сопряжении тороидальную поверхность 8. Защитное кольцо ступенчатого профиля 9 (рис. 2, рис. 3) выполнено с проточкой 10 наружной поверхности и кольцевой канавкой 11 в ней. Защитное кольцо ступенчатого профиля 9 закрепляется на лицевой поверхности крышки 2 байонетного затвора через имеющиеся отверстия посредством болтов 12.

Уплотнение 13 (рис. 2, рис. 3) выполнено в виде плоского сплошного кольца, имеющего по внутреннему контуру бурт. Уплотнение 13 фиксируется буртом в кольцевой канавке 11 защитного кольца ступенчатого профиля 9, в плоскости, параллельной лицевой поверхности крышки байонетного затвора, при помощи прижимных планок 14 и резьбовых крепежных элементов 15. В закрытом положении байонетного затвора наружная часть уплотнения 13 контактирует с тороидальной поверхностью 8, перекрывая зазор между зубьями корпуса 1 и крышки 2 байонетного затвора. Элементы кожуха 5 байонетного затвора могут быть выполнены из различных материалов.

В частности, для защитного кольца ступенчатого профиля 9 могут быть использованы материалы, обеспечивающие достаточную механическую прочность конструкции и стойкость к внешним воздействиям: углеродистые и легированные стали, алюминиевые и медные сплавы, полимерные материалы, пластики и т. д. Для уплотнения 13 могут использоваться эластичные полимерные материалы, обеспечивающие плотное прилегание к уплотняемой поверхности и обладающие стойкостью к внешним воздействиям: различные марки резины, полиуретана, силикона и т. д. Кожух байонетного затвора для защиты контактных поверхностей от загрязнений работает следующим образом (рис. 1, рис. 2, рис. 3).

Кроме того, для закрытия байонетного затвора крышка 2 с помощью поворотного рычага 3 прижимается к корпусу 1, при этом зубья крышки 2 проходят между впадинами, образованными зубьями корпуса 1. При повороте крышки 2 с помощью рычага-шестерни 4 происходит ее вращение вокруг своей оси относительно корпуса байонетного затвора, обеспечивающее зацепление зубьев с образованием байонетного соединения. При этом наружная часть уплотнения 13 кожуха 5 байонетного затвора, перемещаясь вместе с крышкой 2, контактирует с тороидальной поверхностью 8, создавая надежный уплотняющий поясок в виде замкнутой линии, не вызывающий больших сил трения при повороте крышки 2 вокруг своей оси относительно корпуса 1 байонетного затвора.

За счет этого закрывается зазор между крышкой 2 и корпусом 1 байонетного затвора и обеспечивается защита контактных поверхностей зубьев корпуса 1 и крышки 2 байонетного затвора от попадания загрязнений и атмосферных осадков. При этом не ухудшаются эргономические показатели, регламентируемые ГОСТ 21753-76 по максимально допустимому усилию на рычаге-шестерне 4 при повороте крышки 2 вокруг своей оси относительно корпуса 1 байонетного затвора.

Для подтверждения эффективности новой разработки завод «Волгограднефтемаш» провел испытания, которые продемонстрировали, что применение заявленного кожуха байонетного затвора для защиты контактных поверхностей зубьев корпуса и крышки байонетного затвора от загрязнений не приводит к значительному увеличению усилия на рычаге-шестерне при открытии/ закрытии крышки.

Величина этого усилия находится в пределах допустимых усилий на рычагах управления согласно ГОСТ 21753-76. Использование разработки помогает увеличить надежность работы байонетного затвора без ухудшения эргономических показателей, регламентируемых ГОСТ 21753-76, что приведет к увеличению срока его эксплуатации.