Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан затвора для загрузки или выгрузки материала
Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан затвора предназначен для загрузки или выгрузки материала. Клапан имеет корпус. В последнем перемещается теплозащитный элемент между первым положением и вторым положением. При первом положении теплозащитный элемент закрывает открытую уплотняющую поверхность мягкого уплотнения. Во втором положении теплозащитный элемент не закрывает открытую уплотняющую поверхность мягкого уплотнения и обеспечивает возможность создания плотного газонепроницаемого контакта между открытой уплотняющей поверхностью мягкого уплотнения и уплотняющей поверхностью прижимаемого к нему запорного элемента. Теплозащитный элемент имеет внутренний контур охлаждения. Теплозащитный элемент выполнен в виде кольца. Последнее имеет возможность поворачиваться вокруг оси поворота между первым и вторым положением. Ось поворота теплозащитного элемента проходит параллельно центральной оси на некотором расстоянии сбоку от седла. Обеспечивается повышение работоспособности затвора при температурах, существенно превышающих предельно допустимую рабочую температуру мягкого уплотнения. 16 з.п. ф-лы, 15 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к подверженному воздействию высоких температур газонепроницаемому в закрытом положении запорному клапану затвора для загрузки или выгрузки материала.
Предпосылки создания изобретения
Обычный газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан затвора для загрузки или выгрузки материала состоит из газонепроницаемого корпуса, в котором расположены закрепленное на корпусе и выполненное в виде кольца седло клапана и перекрывающий седло запорный элемент клапана. Запорный элемент клапана может перемещаться между первым положением, в котором он и выполненное в виде кольца седло клапана прижимаются друг к другу в осевом направлении, и вторым положением, в котором он находится сбоку от проходного отверстия клапана. В выполненном в виде кольца седле клапана или в запорном элементе клапана установлено мягкое уплотнение, обычно уплотнительное кольцо из синтетического материала, которое в закрытом клапане герметично уплотняет стык между прижатыми друг к другу седлом клапана и его запорным элементом.
Использование уплотнительного кольца из синтетического материала в газонепроницаемом запорном клапане затвора для загрузки и выгрузки материала, который должен работать при высокой температуре (превышающей, в частности, 500°С), представляет собой определенную проблему. Проблема эта связана с тем, что известные уплотнительные кольца из синтетического материала, которые в настоящее время широко применяются в запорных клапанах затворов для загрузки и выгрузки материала, могут надежно работать лишь при температурах, не превышающих 250°С.
В настоящее время рабочую температуру уплотнительного кольца поддерживают на минимально возможном уровне за счет охлаждения того элемента клапана, в котором выполнена канавка для установки изготовленного из синтетического материала уплотнительного кольца, и охлаждения той поверхности другого элемента клапана, к которой прижимается уплотнительное кольцо. Однако, когда газонепроницаемый клапан открыт, его охлаждаемый запорный элемент не закрывает уплотняющую поверхность изготовленного из синтетического материала уплотнительного кольца и не защищает ее от непосредственного воздействия излучаемого в корпусе клапана тепла. Кроме того, изготовленное из синтетического материала уплотнительное кольцо обладает низкой теплопроводностью и поэтому при охлаждении элемента с канавкой под уплотнительное кольцо температура открытой, ничем не защищенной уплотняющей поверхности кольца существенным образом не снижается. Поэтому в клапанах, у которых температура внутри корпуса клапана существенно превышает предельно допустимую рабочую температуру уплотняющего кольца, всегда существует опасность повреждения открытой уплотняющей поверхности кольца. Именно по этой причине, несмотря на охлаждение седел и запорных элементов клапанов, в запорных клапанах затворов для загрузки и выгрузки материала, которые должны работать при температурах, существенно превышающих предельно допустимую рабочую температуру доступных в настоящее время мягких уплотнений, не применяются мягкие уплотнения. В таких клапанах приходится использовать металлические уплотнительные кольца, которые, однако, имеют существенный недостаток, т.к. не могут обеспечить надежной герметичности не пропускающего в закрытом положении газы клапана.
Задача изобретения
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан затвора для загрузки или выгрузки материала, в котором герметичность между седлом клапана и его запорным элементом обеспечивается мягким уплотнением, несмотря на то, что затвор рассчитан на работу при температурах, существенно превышающих предельно допустимую рабочую температуру мягкого уплотнения. Указанная задача согласно изобретению достигается с помощью газонепроницаемого в закрытом положении запорного клапана, отличительные признаки которого указаны в п.1 формулы изобретения.
Краткое изложение сущности изобретения
Предлагаемый в изобретении газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан затвора для загрузки или выгрузки материала имеет, как и другие известные клапаны такого же типа, корпус, установленное в корпусе и выполненное в виде кольца седло с отверстием для прохода материала, запорный элемент, который имеет возможность перемещаться относительно седла между первым положением, в котором запорный элемент и седло клапана можно прижать в осевом направлении друг к другу, и вторым положением, в котором запорный элемент находится сбоку от проходного отверстия седла, устройство, с помощью которого находящийся в первом положении запорный элемент можно прижать в осевом направлении к седлу, и расположенное в седле и функционально связанное с запорным элементом мягкое уплотнение, которое имеет открытую уплотняющую поверхность, к которой прижимается уплотняющая поверхность прижатого к седлу запорного элемента, и образует, когда запорный элемент клапана и седло прижаты друг к другу, герметичное газонепроницаемое уплотнение. Основной отличительной особенностью предлагаемого в изобретении газонепроницаемого в закрытом положении запорного клапана является наличие в нем теплозащитного элемента, который имеет возможность перемещаться между первым положением, в котором он, когда запорный элемент клапана находится во втором положении, закрывает открытую уплотняющую поверхность мягкого уплотнения, и вторым положением, в котором он не закрывает открытую уплотняющую поверхность мягкого уплотнения и обеспечивает возможность создания плотного газонепроницаемого контакта между открытой уплотняющей поверхностью мягкого уплотнения и уплотняющей поверхностью прижимаемого к седлу запорного элемента. Иными словами, когда клапан открыт, а запорный элемент не закрывает открытую уплотняющую поверхность мягкого уплотнения, подвижный теплозащитный элемент перемещается к седлу клапана и сверху закрывает открытую уплотняющую поверхность мягкого уплотнения, защищая ее от прямого воздействия теплового излучения. Перед закрытием клапана теплозащитный элемент открывает открытую уплотняющую поверхность мягкого уплотнения, которое после этого может выполнять свои функции и герметично уплотнять в закрытом клапане стык между его запорным элементом и седлом. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает эффективную защиту открытой уплотняющей поверхности мягкого уплотнения от теплового излучения и в закрытом, и в открытом клапане.
Для поддержания рабочей температуры уплотнительного кольца на минимально возможном уровне тот элемент клапана, в котором устанавливают изготовленное из синтетического материала уплотнительное кольцо, и элемент клапана, к поверхности которого оно прижимается, обычно охлаждают. Соответствующий контур охлаждения предпочтительно выполнить и в теплозащитном элементе с той целью, чтобы температура его поверхности, прилегающей к открытой уплотняющей поверхности мягкого уплотнения, всегда была ниже предельно допустимой рабочей температуры уплотнения.
В предпочтительном варианте изобретения теплозащитный элемент имеет соединительное устройство, через которое к нему подводится газ, и несколько сопел, предназначенных для обдува газом открытой уплотняющей поверхности уплотнительного кольца. Выполненный таким образом теплозащитный элемент может охлаждать открытую уплотняющую поверхность уплотнительного кольца без непосредственного контакта с ним. Необходимо также отметить, что обдувающий открытую уплотняющую поверхность уплотнительного кольца газ не только охлаждает ее, но и очищает от частиц материала. Предлагаемый в этом варианте теплозащитный элемент защищает таким образом открытую уплотняющую поверхность уплотнительного кольца и от механических повреждений.
В первом варианте конструкции предлагаемого в изобретении газонепроницаемого в закрытом положении запорного клапана мягкое уплотнение установлено в седле клапана, а теплозащитный элемент имеет отверстие для прохода материала, ось которого (отверстия) у находящегося в первом положении теплозащитного элемента совпадает с осью имеющегося в седле отверстия для прохода материала. В этом варианте изобретения используется теплозащитный элемент, выполненный, например, в виде кольца, которое может поворачиваться вокруг оси поворота между первым и вторым положениями. Ось поворота теплозащитного элемента может проходить параллельно центральной оси расположенного на некотором расстоянии сбоку от седла клапана. В другом варианте ось поворота теплозащитного элемента может проходить перпендикулярно центральной оси седла клапана на некотором расстоянии сбоку от него.
Теплозащитный элемент и запорный элемент клапана можно выполнить в виде одного комбинированного закрывающего клапан и защищающего его уплотнение от теплового воздействия элемента, одна часть которого выполняет функции запорного элемента клапана, а другая - функции теплозащитного элемента. Теплозащитная часть такого комбинированного элемента имеет отверстие для прохода материала, ось которого у закрывающего мягкое уплотнение комбинированного элемента совпадает с осью имеющегося в седле клапана отверстия для прохода материала. Такой комбинированный запорный и теплозащитный элемент можно выполнить в виде, например, шарового или цилиндрического элемента с осью поворота, расположенной перпендикулярно центральной оси седла клапана. В другом варианте комбинированный запорный и теплозащитный элемент можно выполнить в виде плоской пластины, перемещаемой в плоскости, перпендикулярной центральной оси седла клапана.
Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан с комбинированным запорным и теплозащитным элементом может иметь контрседло, расположенное на некотором, образующем узкую щель расстоянии напротив выполненного в виде кольца основного седла клапана. В предлагаемом в этом варианте клапане комбинированный запорный и теплозащитный элемент может перемещаться в щели в направлении, перпендикулярном центральной оси седла, между основным седлом клапана и расположенным напротив него контрседлом, которое при этом имеет некоторую свободу перемещения в направлении, параллельном центральной оси основного седла клапана. Имеющееся в клапане устройство, с помощью которого запорный элемент и основное седло клапана прижимаются друг к другу, содержит устройство, предназначенное для перемещения контрседла в направлении оси клапана. В выполненном таким образом клапане расположенный в щели между седлами комбинированный запорный и теплозащитный элемент при перемещении в осевом направлении контрседла к основному седлу прижимается контрседлом к основному седлу. Такое же контрседло можно выполнить и в газонепроницаемом в закрытом положении запорном клапане, у которого запорный элемент и теплозащитный элемент выполнены в виде разных элементов. В таком клапане мягкое уплотнение устанавливается в основном седле, а контрседло, выполненное в виде кольца в теплозащитном элементе, устанавливается напротив основного седла на некотором расстоянии, образующем между ними узкую щель. В этой щели между основным седлом и контрседлом перпендикулярно центральной оси основного седла перемещается запорный элемент клапана, который (запорный элемент) при перемещении во второе положение выходит из щели наружу. Устройство, которым запорный элемент клапана прижимается к основному седлу, содержит устройство для перемещения контрседла в направлении оси клапана. Запорный элемент клапана в этом варианте имеет некоторую свободу перемещения в направлении, параллельном центральной оси основного седла, и при перемещении контрседла в направлении основного седла расположенный между седлами запорный элемент клапана прижимается контрседлом к основному седлу. Следует отметить, что герметичность между подвижным в осевом направлении контрседлом и корпусом в этом варианте достигается за счет соединения седла с корпусом устройством, обеспечивающим возможность их взаимного перемещения, например сильфоном.
При повороте запорного элемента вокруг горизонтальной оси, проходящей сбоку от проходного отверстия, устройство, которое предназначено для перемещения запорного элемента между первым и вторым положениями, можно также использовать для прижатия друг к другу запорного элемента клапана и его седла. Устройство, которым запорный элемент клапана и седло прижимаются друг к другу, можно функционально связать (соединить) либо с седлом клапана, либо с запорным элементом и использовать его либо для перемещения седла относительно запорного элемента, либо для перемещения в осевом направлении запорного элемента относительно седла. В том случае, когда седло клапана перемещается относительно запорного элемента, для соединения седла с корпусом клапана целесообразно использовать соединительное устройство, обеспечивающее возможность их взаимного перемещения, например сильфон.
Следует отметить далее, что мягкое уплотнение можно также установить и в запорном элементе клапана. В этом случае находящийся в первом положении теплозащитный элемент должен располагаться перед находящимся во втором положении запорным элементом.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере предпочтительных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - схематичное изображение в разрезе выполненного по первому варианту затвора для загрузки или выгрузки материала,
на фиг.2 - разрез запорного и теплозащитного элементов затвора, изображенного на фиг.1,
на фиг.3 - вид сверху запорного и теплозащитного элементов затвора, изображенного на фиг.1,
на фиг.4 - вид сверху запорного и теплозащитного элементов затвора, выполненного по второму варианту изобретения,
на фиг.5 - схематичное изображение в разрезе выполненного по третьему варианту затвора для загрузки или выгрузки материала,
на фиг.6 - схематичное изображение в разрезе выполненного по четвертому варианту затвора для загрузки или выгрузки материала,
на фиг.7 - схематичное изображение в разрезе выполненного по пятому варианту затвора для загрузки или выгрузки материала,
на фиг.8 - схематичное изображение в разрезе выполненного по шестому варианту затвора для загрузки или выгрузки материала,
на фиг.9 - схематичное изображение в разрезе выполненного по седьмому варианту затвора для загрузки или выгрузки материала;
на фиг.10 - вид сверху комбинированного запорного и теплозащитного элемента затвора, изображенного на фиг.9,
на фиг.11 - схематичное изображение в разрезе выполненного по восьмому варианту затвора для загрузки или выгрузки материала,
на фиг.12 - схематичное изображение в разрезе затвора для загрузки или выгрузки материала, выполненного в соответствии с еще одним вариантом,
на фиг.13 - схематичное изображение в разрезе еще одного варианта конструкции предлагаемого в настоящем изобретении затвора для загрузки или выгрузки материала,
на фиг.14 - схематичное изображение в разрезе затвора для загрузки или выгрузки материала, выполненного в соответствии с еще одним вариантом, и
на фиг.15 - схематичное изображение в разрезе еще одного варианта конструкции предлагаемого в настоящем изобретении затвора для загрузки или выгрузки материала.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
На фиг.1 показан затвор 10 для разгрузки материала, который рассчитан на работу при температурах, превышающих 500°С. Такой затвор 10 обычно имеет камеру 8, на входе и выходе которой последовательно установлены удерживающие материал (невозвратные) клапаны 12, 12’ и газонепроницаемые в закрытом положении запорные клапаны 14, 14’. На фиг.1 нижний газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан 14’ показан частично.
Каждый удерживающий материал клапан 12, 12’ состоит из газонепроницаемого корпуса 15, 15’, трубы 16, 16’ для прохода материала и заслонки 18, 18’. Заслонку можно повернуть из первого положения во второе и наоборот, при этом в первом положении расположенная под трубой заслонка закрывает трубу 16, 16’ и перекрывает движение по ней материала, а во втором положении расположенная сбоку заслонка открывает трубу и пропускает движущийся по ней материал.
Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан 14 имеет корпус 20, в котором герметично установлено выполненное в виде кольца седло 22 клапана. В центре седла 22 предусмотрено проходное отверстие 24, которое закрывается запорным элементом 26 клапана. Запорный элемент клапана установлен в корпусе 20 и может перемещаться из первого положения во второе и наоборот, при этом в первом положении запорный элемент и седло 22 закрытого в этот момент клапана прижимаются друг к другу в осевом направлении, а во втором положении запорный элемент находится сбоку от проходного отверстия 24 седла вне потока материала, проходящего через открытый в этот момент клапан. На фиг.1 запорный элемент 26 сплошными линиями изображен в первом положении, а штрихпунктирными - во втором положении.
В седле 22 установлено предназначенное для создания газонепроницаемого уплотнения между запорным элементом 26 клапана и его седлом 22 изготовленное из синтетического материала уплотнительное кольцо 28, к открытой уплотняющей поверхности которого в закрытом клапане прижимается уплотняющая поверхность прижатого к седлу 22, т.е. находящегося в первом положении, запорного элемента 26. Седло 22 клапана и уплотняющая поверхность запорного элемента 26 охлаждаются соответствующими внутренними контурами охлаждения (на чертежах не показаны), которые поддерживает их температуру ниже предельно допустимой рабочей температуры уплотнительного кольца.
В открытом газонепроницаемом в закрытом положении запорном клапане 14 открытая уплотняющая поверхность уплотнительного кольца 28 не закрыта охлаждаемым запорным элементом 26. Эта поверхность оказывается под непосредственным воздействием излучаемого в корпусе клапана тепла. Для защиты уплотнительного кольца от теплового воздействия перед открытием удерживающего материал клапана 12 седло 22 запорного клапана закрывают теплозащитным элементом 30, который одновременно закрывает открытую уплотняющую поверхность уплотнительного кольца 28 и защищает ее от непосредственного воздействия излучаемого в корпусе клапана тепла.
Более подробно конструкция запорного элемента 26 и теплозащитного элемента 30 показана на фиг.2 и 3.
Запорный элемент 26 выполнен в виде запорной пластины 32, закрепленной на рычаге 34, который может поворачиваться вокруг горизонтальной оси 36 поворота, расположенной сбоку от седла 22. Благодаря наличию шарнира 38, соединяющего запорную пластину 32 с поворотным рычагом 34, запорная пластина 32 имеет определенную степень свободы и поэтому запорный элемент 26 может прижиматься к установленному в седле 22 клапана уплотнительному кольцу 28. Необходимо отметить, что в этом варианте устройство, которое предназначено для поворота запорного элемента 26 вокруг горизонтальной оси 36, используется и для прижатия запорного элемента к седлу 22 клапана.
Теплозащитный элемент 30 выполнен в виде плоского кольца 40, закрепленного на рычаге 42, который может поворачиваться вокруг горизонтальной оси 44 поворота, расположенной сбоку от седла 22 клапана. Благодаря наличию шарнира 46, соединяющего плоское кольцо 40 с поворотным рычагом 42, плоское кольцо 40 имеет определенную степень свободы и поэтому может плотно прижиматься к расположенному в седле 22 уплотнительному кольцу 28. В центре плоского кольца 40 расположено проходное отверстие 48, диаметр которого по существу равен диаметру проходного отверстия 24 седла 22 клапана. Внутренний контур 50 охлаждения теплозащитного элемента надежно ограничивает температуру прижимаемой к уплотнительному кольцу 28 поверхности плоского кольца 40, которая не поднимается выше предельно допустимой рабочей температуры уплотнительного кольца 28. В плоском кольце 40 теплозащитного элемента расположены соединенные с отдельным внутренним распределительным каналом (не показанные на чертежах) сопла, предназначенные для обдува газом открытого уплотнительного кольца 28. В другом варианте подаваемый в сопла для обдува уплотнительного кольца газ можно использовать и для охлаждения уплотнительного кольца, прокачивая его по выполненному в теплозащитном элементе внутреннему контуру 50 охлаждения.
Во втором варианте, показанном на фиг.4, уплотнительное кольцо 28 установлено в запорной пластине 32 запорного элемента 26. Перед открытием удерживающего в затворе материал клапана 12 запорный элемент 26 перемещается во второе положение, в котором он оказывается расположенным сбоку от проходного отверстия 24 вне потока проходящего через затвор материала. При таком положении запорного элемента уплотняющая поверхность уплотнительного кольца 28 оказывается открытой и подверженной непосредственному воздействию излучаемого в корпусе клапана тепла. Для защиты уплотнительного кольца от теплового воздействия перед открытием удерживающего материал клапана 12 запорный элемент 26 клапана закрывают теплозащитным элементом 30’, который одновременно закрывает открытую уплотняющую поверхность уплотнительного кольца 28 и защищает ее от непосредственного воздействия излучаемого в корпусе клапана тепла.
Теплозащитный элемент 30’ выполнен в виде защитной пластины 40’, закрепленной на рычаге 42’, который может поворачиваться вокруг горизонтальной оси 44’. Благодаря наличию шарнира 46’, соединяющего пластину 40’ с поворотным рычагом 42’, пластина 40’ имеет определенную степень свободы и поэтому может плотно прижиматься к расположенному в запорном элементе 26 уплотнительному кольцу 28. Внутренний контур 50’ охлаждения теплозащитного элемента надежно ограничивает температуру прижимаемой к уплотнительному кольцу 28 поверхности защитной пластины 40’, которая не поднимается выше предельно допустимой рабочей температуры уплотнительного кольца 28. Аналогично плоскому кольцу 40 в защитной пластине 40’ теплозащитного элемента можно установить (не показанные на чертежах) сопла, предназначенные для обдува газом открытого уплотнительного кольца 28.
На фиг.5 показан затвор для загрузки или выгрузки материала, выполненный по третьему варианту. В этом варианте газонепроницаемый запорный клапан 114 имеет запорный элемент 126, выполненный в виде запорного диска 132 с уплотнительным кольцом 128. С помощью механизма 127 поворота запорный элемент 126 клапана может поворачиваться вокруг горизонтальной оси 136, которая пересекается с центральной осью 123 выполненного в виде кольца седла 122, из первого положения во второе и наоборот, при этом в первом положении расположенный под седлом 122 запорный диск 132 можно прижать в осевом направлении к седлу 122, а во втором положении расположенный сбоку от проходного отверстия 124 седла запорный элемент 132 находится вне проходящего через затвор потока материала. Тот же самый механизм позволяет переместить запорный диск 132 в направлении центральной оси 123 седла 122. Иными словами, с помощью этого механизма повернутый в первое положение запорный диск 132 можно поднять и прижать в осевом направлении к седлу клапана 122, соответственно опустить в осевом направлении вниз от седла перед поворотом вокруг горизонтальной оси 136 из первого положения во второе. На фиг.5 запорный элемент 126 изображен в первом, т.е. в закрытом, положении. Перед открытием заслонки 118 удерживающего материал клапана 112 запорный элемент 132, опуская его вниз и поворачивая вокруг оси 136, устанавливают во второе положение, в котором этот запорный элемент находится вне потока проходящего через затвор материала. Для защиты уплотнительного кольца 128, установленного на запорном элементе 132, запорный элемент, а вместе с ним и уплотнительное кольцо 128 закрывают (не показанным на чертеже) теплозащитным элементом. Теплозащитный элемент в этом варианте выполнения затвора можно выполнить, например, по типу теплозащитного элемента, показанного на фиг.4.
На фиг.6 показан затвор для загрузки или выгрузки материала, выполненный по четвертому варианту. Запорный элемент 226 газонепроницаемого в закрытом положении клапана в этом затворе выполнен в виде запорного диска 232, закрепленного на конце рычага 234, который может поворачиваться вокруг оси 236. Благодаря наличию шарнира 238, соединяющего запорный диск 232 с поворотным рычагом 234, запорный диск 232 имеет определенную степень свободы и поэтому может плотно прижиматься к уплотнительному кольцу 228, расположенному в выполненном в виде кольца седле 222. Теплозащитный элемент 230 в этом варианте изобретения выполнен в виде трубы с центральным отверстием 248 для прохода материала. Перед открытием заслонки 218 удерживающего материал клапана 212 запорный элемент 232 поворачивают вокруг оси 236 поворота рычага 234 в сторону в положение, в котором он оказывается расположенным вне потока проходящего через затвор материала. Для защиты уплотнительного кольца 228, установленного в седле 222 клапана, от теплового воздействия необходимо либо путем перемещения со скольжением, либо путем поворота совместить ось теплозащитного элемента 230 с центральной осью 223 седла 222 клапана. При совмещении осей теплозащитный элемент 228 закрывает уплотнительное кольцо 228. Наличие внутреннего контура 250 охлаждения позволяет поддерживать температуру нижней лицевой поверхности теплозащитного элемента 230, т.е. поверхности, которая обращена к уплотнительному кольцу 228, на уровне существенно ниже предельно допустимой рабочей температуры уплотнительного кольца 228. В теплозащитном элементе 230 можно установить (не показанные на чертежах) сопла, предназначенные для обдува отбираемым из внутреннего контура 250 охлаждения газом открытой уплотняющей поверхности уплотнительного кольца 228.
На фиг.7 показан затвор для загрузки или выгрузки материала, выполненный по пятому варианту. В этом варианте газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан 314 имеет запорный элемент 326, выполненный в виде запорной пластины 332, в которой установлено уплотнительное кольцо 328. Запорный элемент 326, который соединен с корпусом 320 цилиндрическим шарниром 335, может поворачиваться вокруг вертикальной оси 336 двигателем 337. Цилиндрический шарнир 335 состоит из линейного приводного механизма с поршнем 338 и пакета пружин 339, создающих усилие, действующее в обратном направлении. На фиг.7 запорный элемент 326 клапана показан в закрытом положении, в котором он прижимается пружинами 339 к седлу 322 клапана. Перед открытием заслонки 318 удерживающего материал клапана 312 необходимо сначала отжать запорный элемент 332 от седла, опустив его вниз под действием усилия, создаваемого поршнем 338. После этого запорный элемент можно повернуть вокруг оси 336 во второе положение, в котором он оказывается расположенным сбоку от проходного отверстия 324 вне потока проходящего через затвор материала. Для защиты установленного на запорном элементе 332 уплотнительного кольца 328 от теплового воздействия находящийся во втором положении запорный элемент 332, а также установленное на нем уплотнительное кольцо 328 следует закрыть (не показанным на чертеже) теплозащитным элементом. Теплозащитный элемент в этом варианте можно выполнить, например, по типу теплозащитного элемента, показанного на фиг.4, с той, однако, разницей, что в этом варианте теплозащитный элемент либо поворачивается вокруг горизонтальной оси, либо просто опускается на находящийся во втором положении запорный элемент 332.
На фиг.8 показан шестой вариант конструкции предлагаемого в изобретении затвора для загрузки или выгрузки материала. В этом варианте газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан 414 имеет корпус 420, в котором установлено седло 422 клапана с уплотнительным кольцом 428. Напротив седла 422 в корпусе клапана расположено выполненное в виде кольца контрседло, которое образует теплозащитный элемент 430 клапана. На фиг.8 клапан 414 показан в открытом положении, в котором теплозащитный элемент 430 прижат в осевом направлении к седлу 422, при этом уплотнительное кольцо 428 оказывается расположенным между охлаждаемым теплозащитным элементом 430 и охлаждаемым седлом 422. Для закрытия клапана 414 необходимо опустить вниз в осевом направлении теплозащитный элемент 430 таким образом, чтобы между ним и седлом 422 клапана образовалась узкая щель. После этого с помощью двигателя 437 необходимо из второго положения в первое повернуть вокруг вертикальной оси 436 выполненный в виде тонкой пластины (не показанный на чертеже) запорный элемент клапана, при этом во втором положении запорный элемент расположен сбоку от щели, а в первом положении - в щели между теплозащитным элементом и седлом клапана. При перемещении теплозащитного элемента 430 в направлении седла 422 клапана запорный элемент, который имеет определенную степень свободы в направлении, параллельном центральной оси 423 седла 422, прижимается теплозащитным элементом 430 к седлу 422. Необходимо отметить, что для перемещения теплозащитного элемента 430 в осевом направлении предназначены силовые цилиндры с поршнями 454 и создающими обратное усилие пружинами 455. Теплозащитный элемент 430 соединен с корпусом 420 клапана сильфоном 458. Теплозащитный элемент 430 обычно имеет (не показанный на чертеже) внутренний контур охлаждения, который позволяет поддерживать температуру его прижимаемой к уплотнительному кольцу 428 поверхности на уровне, не превышающем предельно допустимой рабочей температуры уплотнительного кольца 428. Эта же система охлаждения обеспечивает охлаждение прижимаемой к уплотнительному кольцу 428 поверхности запорного элемента в закрытом положении клапана. В теплозащитном элементе 430 можно также установить (не показанные на чертеже) сопла для обдува газом открытого уплотнительного кольца 428.
На фиг.9 показан седьмой вариант конструкции предлагаемого в изобретении затвора для загрузки или выгрузки материала. Основное отличие этого варианта от варианта, показанного на фиг.8, заключается в наличии расположенного между выполненным в виде кольца седлом 522 клапана и контрседлом 560 комбинированного запорного и теплозащитного элемента 562. Более подробно конструкция такого комбинированного запорного и теплозащитного элемента 562 показана на фиг.10. Комбинированный запорный и теплозащитный элемент состоит из запорной части 564 и теплозащитной части 566. В теплозащитной части 566 предусмотрено проходное отверстие 548, диаметр которого по существу равен диаметру проходного отверстия 524 седла 522 клапана. Комбинированный запорный и теплозащитный элемент 562 соединен с двигателем 537, предназначенным для его поворота вокруг вертикальной оси 536. Когда запорная часть 564 комбинированного запорного и теплозащитного элемента 562 перекрывает проходное отверстие 524 седла 522, газонепроницаемый запорный клапан 514 находится в закрытом положении. Когда проходное отверстие 524 седла 522 перекрыто теплозащитной частью 566 комбинированного запорного и теплозащитного элемента 562, запорный клапан 514 находится в открытом положении. В этом положении установленное в седле 522 клапана уплотнительное кольцо 528 защищено от теплового воздействия закрывающей его теплозащитной частью 566 комбинированного запорного и теплозащитного элемента 562. Необходимо отметить, что движение комбинированного запорного и теплозащитного элемента 562 при изменении его рабочего положения может быть не только поворотным, но и поступательным.
На фиг.11 показан восьмой вариант конструкции предлагаемого в изобретении затвора для загрузки или выгрузки материала. В этом варианте газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан 614 имеет корпус 620, в котором установлено выполненное в виде кольца седло 622 с уплотнительным кольцом 628. Под седлом 622 расположен комбинированный запорный и теплозащитный элемент 662, который состоит из запорной части 664 и теплозащитной части 666. В теплозащитной части 666 выполнено проходное отверстие 648, диаметр которого по существу равен диаметру проходного отверстия 624 седла 622 клапана. Комбинированный запорный и теплозащитный элемент 662 имеет сферическую форму и может поворачиваться вокруг горизонтальной оси, которая пересекается с центральной осью 623 седла 622 клапана. Аналогично запорному элементу, показанному на фиг.5, комбинированный запорный и теплозащитный элемент 662 соединен с (не показанным на чертеже) механизмом, предназначенным для его перемещения в направлении центральной оси 623 седла 622 клапана. Иными словами, с помощью этого механизма комбинированный запорный и теплозащитный элемент 662 можно прижать в осевом направлении к седлу 622 клапана, соответственно опустить вниз от седла 622 до поворота вокруг горизонтальной оси. Когда запорная часть 664 комбинированного запорного и теплозащитного элемента 662 прижата к седлу 622, газонепроницаемый запорный клапан 614 находится в закрытом положении. Когда к седлу 622 прижата теплозащитная часть 666 комбинированного запорного и теплозащитного элемента 662, газонепроницаемый запорный клапан 614 находится в открытом положении. В этом положении установленное в седле 622 клапана уплотнительное кольцо 628 защищено от теплового воздействия закрывающей его теплозащитной частью 666 комбинированного запорного и теплозащитного элемента 662. Для открытия или закрытия клапана 614 его комбинированный запорный и теплозащитный элемент 662 необходимо опустить вниз и отвести от седла 622. После этого комбинированный запорный и теплозащитный элемент 662 можно повернуть из одного рабочего положения в другое. После поворота в требуемое положение комбинированный запорный и теплозащитный элемент 662 поднимается вверх и прижимается к седлу 622. Необходимо отметить, что в теплозащитной части 666 комбинированного запорного и теплозащитного элемента можно выполнить (не показанный на чертеже) внутренний контур охлаждения, предназначенный для охлаждения снизу уплотнительного кольца 628 прижатой к седлу 622 клапана теплозащитной частью 666 комбинированного запорного и теплозащитного элемента. В комбинированном запорном и теплозащитном элементе можно также установить (не показанные на чертеже) сопла для обдува отбираемым из внутреннего контура охлаждения газом открытого уплотнительного кольца 628.
На фиг.12, 13, 14 и 15 показано еще несколько вариантов конструкции предлагаемого в изобретении затвора для загрузки или выгрузки материала. Во всех этих вариантах используется сферический комбинированный запорный и теплозащитный элемент 762, состоящий из запорной части 764 и теплозащитной части 766 с проходным отверстием 748. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан 714 имеет корпус 720, к которому крепится выполненное в виде кольца седло 722 клапана. В седле 722 клапана установлено уплотнительное кольцо 728. Комбинированный запорный и теплозащитный элемент 762 может поворачиваться вокруг горизонтальной оси, которая пересекается с центральной осью седла 722 клапана. Когда запорная часть 764 комбинированного запорного и теплозащитного элемента 762 перекрывает проходное отверстие 724 седла 722, газонепроницаемый запорный клапан 714 находится в закрытом положении. Когда проходное отверстие 724 седла 722 перекрыто теплозащитной частью 766 комбинированного запорного и теплозащитного элемента 762, газонепроницаемый запорный клапан 714 находится в открытом положении. В этом положении установленное в седле 722 клапана уплотнительное кольцо 728 защищено от теплового воздействия закрывающей его теплозащитной частью 766 комбинированного запорного и теплозащитного элемента 762. Для открытия газонепроницаемого запорного клапана 714 его седло 722 необходимо отвести в осевом направлении от комбинированного запорного и теплозащитного элемента 762. После этого комбинированный запорный и теплозащитный элемент 762, не касающийся уплотнительного кольца 728, установленного в седле 722, можно повернуть из одного рабочего положения в другое. После поворота комбинированного запорного и теплозащитного элемента 762 в требуемое положение к его рабочей поверхности прижимают седло 722. Для перемещения седла 722 в осевом направлении предназначены силовые цилиндры 754, 756. Седло 722 соединено с корпусом 720 клапана подвижным в осевом направлении соединительным устройством 758 (сильфоном). Необходимо отметить, что и в запорной части 764 и в теплозащитной части 766 комбинированного запорного и теплозащитного элемента можно выполнить (не показанный на чертеже) внутренний контур охлаждения, который позволяет поддерживать температуру соответствующей прижимаемой к уплотнительному кольцу 728 поверхности на уровне существенно ниже предельно допустимой рабочей температуры уплотнительного кольца 728. В комбинированном запорном и теплозащитном элементе можно также установить (не показанные на чертеже) сопла для обдува газом открытого уплотнительного кольца 728.
1. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан затвора для загрузки или выгрузки материала, имеющий корпус, установленное в корпусе, выполненное в виде кольца седло с отверстием для прохода материала, запорный элемент, который функционально связан внутри корпуса с седлом и имеет возможность перемещаться относительно седла между первым положением, в котором запорный элемент и седло клапана можно прижать друг к другу в осевом направлении, и вторым положением, в котором запорный элемент располагается сбоку от проходного отверстия седла клапана, устройство, с помощью которого находящийся в первом положении запорный элемент и седло прижимаются друг к другу в осевом направлении, и расположенное в седле и функционально связанное с ним или с запорным элементом мягкое уплотнение, которое имеет открытую уплотняющую поверхность, к которой прижимается уплотняющая поверхность прижимаемого к седлу запорного элемента и образует, когда запорный элемент и седло прижаты друг к другу, герметичное газонепроницаемое уплотнение, отличающийся тем, что предусмотрен теплозащитный элемент, который имеет возможность перемещения в корпусе клапана между первым положением, в котором он, когда запорный элемент клапана находится во втором положении, закрывает открытую уплотняющую поверхность мягкого уплотнения, и вторым положением, в котором он не закрывает открытую уплотняющую поверхность мягкого уплотнения и обеспечивает возможность создания плотного газонепроницаемого контакта между открытой уплотняющей поверхностью мягкого уплотнения и уплотняющей поверхностью прижимаемого к нему запорного элемента.
2. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по п.1, отличающийся тем, что теплозащитный элемент имеет внутренний контур охлаждения.
3. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по п.1 или 2, отличающийся тем, что теплозащитный элемент имеет соединительное устройство, через которое к нему подводится газ, и несколько сопел, предназначенных для обдува газом указанной открытой уплотняющей поверхности.
4. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что мягкое уплотнение установлено в седле клапана, а теплозащитный элемент имеет отверстие для прохода материала, ось которого у находящегося в первом положении теплозащитного элемента совпадает с осью проходного отверстия седла.
5. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по п.4, отличающийся тем, что теплозащитный элемент выполнен в виде кольца, которое имеет возможность поворачиваться вокруг оси поворота между первым и вторым положениями.
6. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по п.5, отличающийся тем, что ось поворота теплозащитного элемента проходит параллельно центральной оси на некотором расстоянии сбоку от седла.
7. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по п.5, отличающийся тем, что ось поворота теплозащитного элемента проходит перпендикулярно центральной оси на некотором расстоянии сбоку от седла.
8. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по п.5, отличающийся тем, что теплозащитный элемент и запорный элемент клапана выполнены в виде одного комбинированного закрывающего клапан и защищающего его уплотнение от теплового воздействия элемента, который имеет выполняющую функции запорного элемента запорную часть и выполняющую функции теплозащитного элемента теплозащитную часть, в которой предусмотрено проходное отверстие, ось которого совпадает с осью проходного отверстия седла, когда теплозащитная часть закрывает мягкое уплотнение.
9. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по п.8, отличающийся тем, что комбинированный запорный и теплозащитный элемент выполнен в виде шарового или цилиндрического элемента с осью поворота, расположенной перпендикулярно центральной оси седла.
10. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по п.8, отличающийся тем, что комбинированный запорный и теплозащитный элемент выполнен в виде плоского диска, имеющего возможность перемещения в плоскости, перпендикулярной центральной оси седла.
11. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что предусмотрено выполненное в виде кольца контрседло, расположенное напротив седла на некотором от него расстоянии с образованием узкой щели, в которой в направлении, перпендикулярном оси седла, перемещается комбинированный запорный и теплозащитный элемент, а устройство, с помощью которого запорный элемент и седло прижимаются друг к другу, содержит устройство, предназначенное для перемещения контрседла в осевом направлении, при этом комбинированный запорный и теплозащитный элемент имеет определенную степень свободы в направлении, параллельном центральной оси седла, и зажимается между седлом и контрседлом при перемещении контрседла в осевом направлении в сторону седла.
12. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что мягкое уплотнение расположено в седле, контрседло образовано теплозащитным элементом и расположено напротив седла на некотором расстоянии от него с образованием между ними узкой щели, в которой перпендикулярно центральной оси основного седла перемещается запорный элемент клапана, который (запорный элемент) при перемещении во второе положение оказывается расположенным сбоку от щели, а устройство, которым запорный элемент и седло прижимаются друг к другу, содержит устройство для перемещения контрседла в осевом направлении, при этом запорный элемент имеет определенную степень свободы перемещения в направлении, параллельном центральной оси седла, и зажимается между седлом и контрседлом при перемещении контрседла в осевом направлении в сторону седла.
13. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по п.11 или 12, отличающийся тем, что предусмотрено подвижное в осевом направлении соединительное устройство, которым выполненное в виде кольца контрседло соединяется с корпусом.
14. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что устройство, которым запорный элемент и седло прижимаются друг к другу, соединено с седлом и перемещает его относительно запорного элемента.
15. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по п.14, отличающийся тем, что предусмотрено подвижное в осевом направлении соединительное устройство, которым седло соединяется с корпусом.
16. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что устройство, которым запорный элемент и седло прижимаются друг к другу, соединено с запорным элементом и перемещает его в осевом направлении относительно седла.
17. Газонепроницаемый в закрытом положении запорный клапан по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что мягкое уплотнение установлено в запорном элементе, а теплозащитный элемент в первом положении расположен перед находящимся во втором положении запорным элементом.
