Затвор гідромашини

1. Затвор гидромашины, содержащий корпус, входной и выходной патрубки с фланцами, поворотный диск с двумя уплотнительными поясками и приводом, опера тивное уплотнение и ремонтное уплотнение с механизмом перемещения и силовым ме ханизмом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что ремонтное уплотнение выполнено в виде от дельных уплотненных по стыкам секторов, шарнирно закрепленных по окружности корпуса, образующих в закрытом положе нии уплотнения замкнутое кольцо, контактирующее с первым по потоку уплотнительным пояском диска и соединен ных механизмом перемещения с силовым механизмом. 2, Затвор по п.1,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что плоскости контакта соседних секто ров в закрытом положении уплотнения на клонены к плоскости меридионального сечения корпуса затвора так, что соседние секторы состыкованы внахлестку, причем запирающий и запираемый секторы распо ложены через один. 3. Затвор по пп.1 и 2. отличающийс я тем, что он снабжен вкладышами с двумя прорезями, в корпусе выполнена расточка и вкладыши установлены в расточке, а каждый сектор снабжен двумя жестко соединенны ми с ними рычагами, концы которых шарнир но закреплены в одной из двух прорезей, причем в другой прорези вкладыша шарнирно закреплен конец рычага соседнего сектора, а шарнирами рычагов, принадлежащих одному сектору, образована ось его поворота. 4. Затвор по пп. 1,2иЗ, отличающий с я тем, что корпус снабжен цилиндриче ским ползуном с двухсторонней выборкой и наклонным к оси ползуна пазом, причем ползун установлен в расточке корпуса с воз можностью поступательного движения и со единен с силовым механизмом, а механизм перемещения снабжен вилкой с шарнирно установленным на ней камнем, жестко за крепленной на секторе и охватывающей своей прорезью двухстороннюю выборку ползуна, а камень размещен в пазу ползуна. 5. Затвор по пп.1 -3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что механизм перемещения снаб жен проушиной, жестко закрепленной на секторе, а рычаг выполнен двухвилочным и снабжен цилиндрическим пальцем, при этом проушина охвачена прорезью вилки одного конца двухвилочного рычага и соеди нена с ним шарнирно, а на вилке другого конца рычага закреплен палец, соединен ный с силовым механизмом. 6. Затвор по пп. 1 - 5, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что силовой механизм снабжен на правляющей, установленной во фланце входного патрубка и зафиксированной от поворота, свободный конец которой высту пает за пределы фланца входного патрубка, тягой, установленной с уплотнением внутри направляющей, соединенной одним концом с механизмом перемещения и имеющей на другом конце ходовую резьбу, а на ее боко вой поверхности выполнены лыски, силовой и накидной гайками и стопорной втулкой, установленной на тяге и имеющей окна, контактирующие с лысками тяги, зафикси рованной от поворота относительно приле С > ю со О 12733 гающего торца направляющей шлицевым торцевым соединением, другой торец которой контактирует с торцом силовой гайки, навинченной на резьбовой конец тяги и зафиксированной з осевом направлении буртиком накидной гайки, навинченной на свободный конец направляющей, причем ходовая резьба и резьба накидной гайкой выполнены противоположных направлений. 7, Затвор по п.1 -6, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что в конце тяги выполнен упорный бурт с двумя параллельными оси тяги и равноудаленными от нее срезами, а в ползуне копьцевая выточка, и в его торце - фигурное окно, соответствующее форме бурта, при этом силовой механизм связан с механиз мом перемещения посредством установки бурта в выточке, а фигурное окно в торце ползуна повернуто на 90° относительно расположения бурта в выточке. 8. Затвор по пп.1 - 3,5,6, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в конце тяги выполнен плоский, параллельный ее оси паз и перпендикулярное оси тяги отверстие, расположенное под углом к стенкам паза и соединенное с пазом плоскими прорезями, ширина которых равна диаметру отверстия, причем силовой механизм связан с механизмом перемещения посредством установки в двухвилочном рычаге цилиндрического пальца, продетого через паз и установленного в отверстии касательно его дну. Настоящее изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано для затворов гидротурбин, насос-турбин и насосов. При разработке изобретения была поставлена задача создать затвор гидромашины, оснащенный двухрядным уплотнением с уменьшенными, по сравнению с известными, материалоемкостью и гидравлическими потерями, а также с надежным ремонтным уплотнением, обеспечивающим достаточно большой уплотняемый зазор, диктуемый конструкцией затвора. Поставленная задача была решена выполнением ремонтного уплотнения в виде шарнирно закрепленных по окружности корпуса затвора отдельных уплотненных по стыкам секторов, которые в открытом положении затвора удалены из проточной части и установлены в нише корпуса, а в закрытом положении - образуют замкнутое кольцо, охватывающее своей внутренней поверхностью первый по потоку уплотнительный поясок диска. Недостатки контакта соседних секторов могут быть выполнены наклонными к плоскости меридионального сечения корпуса так, что соседние сектора состыкованы внахлестку, а запирающий и запираемый сектора чередуются. Поворот каждого сектора может быть осуществлен вокруг оси, образованной шарнирами соединенных с сектором рычагов-, закрепленных в прорезях вкладышей, установленных в расточках корпуса затвора. Механизм перемещения (поворота) каждого сектора может быть выполнен в виде перемещаемого поступательно силовым ме ханизмом ползуна, установленного в расточке корпуса затвора и снабженного косым пазом, в котором установлен камень, шарнирно соединенный с вилкой, связанной с 5 сектором. Механизм перемещения (поворота) каждого сектора может быть также выполнен в виде соединенного с силовым механизмом при помощи пальца, установленного в одной Ю из вилок двухвилочного рычага, другая вилка которого связана с сектором. Силовой механизм может быть размещен во входном патрубке затвора и выполнен винтовым с перемещающимся 15 параллельно оси потока ходовым винтом (тягой). Соединение силового механизма с механизмом перемещения может быть выполнено образованным на конце ходового винта 20 (тяги)упорным буртом, введенным через фигурное окно в торце о выточку ползуна, в которой тяга повернута на 90°. Соединение силового механизма с механизмом перемещения может быть выполне25 »о также введением пальца в двухвилочном рычаге через паз, прорезанный на конце ходового винта (тяги) в отверстие, выполненное под углом к стенкам паза. Цель изобретения - снижение материа30 лоемкости и повышение надежности затвора гидромашины. Поставленная цель достигается тем, что в затворе гидромашины, содержащем корпус, входной и выходной патрубки, поворот35 ный диск с двумя уплотнительными поясками и приводом, оперативное уплотнение и ремонтное уплотнение с механизмом перемещения и силовым механизмом, ре 12733 монтное уплотнение выполнено в виде шарнирно закрепленных по окружности корпуса и соединенных механизмом перемещения с силовым механизмом отдельных уплотненных по стыкам секторов, образующих в за- 5 крытом положении уплотнения замкнутое кольцо, контактирующее с первым по потоку уплотнительным пояском диска. Поставленная цель достигается также следующими частными существенными при- 10 знаками, развивающими и уточняющими заявленное устройство в конкретных формах его выполнения: - плоскости контакта соседних секторов в закрытом положении уплотнения наклоне- 15 ны к плоскости меридионального сечения корпуса затвора так, что соседние секторы состыкованы внахлестку, причем запираю щий и запираемый секторы расположены через один; 20 - каждый сектор снабжен двумя жестко соединенными с ним рычагами, концы кото рых шарнирно закреплены в одной из двух прорезей, выполненных в цилиндрическом вкгадыше, установленном в расточке корпу- 25 са затвора, причем, в другой прорези вкла дыша шарнирно закреплен конец рычага соседнего сектора, а шарнирами рычагов, принадлежащих одному сектору, образова на ось его поворота; 30 - механизм перемещения каждого секто ра содержит жестко закрепленную на секто ре вилку, охватывающую своей прорезью двухстороннюю выборку в цилиндрическом ползуне с выполненным в нем наклонным к 35 оси ползуна пазом, в котором помещен шар нирно закрепленный на вилке камень, при чем ползун установлен о расточке корпуса затвора с возможностью поступательного движения и соединен с силовым механиз- 40 мом; -механизм перемещения каждого сектора содержит жестко закрепленную на секторе проушину, охватываемую прорезью вилки двухвилочного рычага и соединенную 45 с ним шарнирно, а на вилке другого конца рычага закреплен цилиндрический палец, соединенный с силовым механизмом; - силовой механизм каждого сектора вы полнен в виде установленной во фланце 50 входного патрубка зафиксированной от по ворота направляющей, свободный конец ко торой выступает за пределы фланца патрубка с размещенной внутри направляю щей уплотненной, соединенной одним кон- 55 цом с механизмом перемещения, с нарезанной на другом ее конце ходовой резьбой тягой, на боковой поверхности ко торой выполнены лыски, контактирующие со стенками окна надетой на тягу стопорной втулки, которая зафиксирована от поворота шлицевым торцовым соединением, выпол ненным на прилегающих торцах направляющей и стопорной втулки, другой торец которой контактирует с торцем силовой гайки, навинченной на резьбовой конец тяги и зафиксированной в осевом направлении буртиком накидной гайки, навинченной на свободный конец направляющей, примем ходовая резьба и резьбовое соединение накидной гайки выполнены обратных направлений; - силовой механизм соединен с механиз мом перемещения каждого сектора образо ванным на конце тяги упорным буртом с двумя параллельными между собой и осью тяги равноудаленными от этой оси срезами, который введен в кольцевую выточку, вы полненную в ползуне через фигурное окно в торце ползуна, соответствующее по форме очертаниям бурта и повернут в выточке на 90°; - силовой механизм соединен с механиз мом перемещения установленным в двухвилочном рычаге цилиндрическим пальцем, который продет через выполненный на кон це тяги плоский параллельный ее оси паз и установлен в перпендикулярное к оси тяги отверстие, выполненное под углом к стен кам паза касательно к его дну и соединенное с пазом плоскими прорезями, ширина кото рых равна диаметру отверстия. Предложенное устройство обладает новизной, так как у всех известных конструкций ремонтные уплотнения выполнены с запиранием уплотняемого зазора либо радиально с помощью надувных шлангов, либо аксиально - перемещением уплотнительного кольца (гильзы) параллельно оси потока, но нигде не выявлено выполнение уплотнения в виде отдельных поворотных секторов, образующих замкнутое кольцо в закрытом положении уплотнения, убирающихся в нишу корпуса и не загромождающих проточную часть, - в открытом положении. Обладают новизной и частные признаки, развивающие и уточняющие заявленное устройство; выполнение уплотнения запирающимся, выполнение шарнирной подвески секторов в корпусе, устройства механизмов перемещения секторов, устройство силового механизма, а также конструкции соединения силового механизма и механизма перемещения. Предложенное устройство отвечает критерию "существенные огличия", т.к. новые признаки, характеризующие устройство, необходимы и достаточны для того, чтобы отличить заявленный затвор гидромашины от известных, а их совокупность позволяет по 12733 лучить положительный эффект, состоящий в снижении металлоемкости на 5-7%, повы шении надежности и снижении гидравличе ских потерь, т.е. в повышении КПД гидроустановки. 5 На фиг.1 показан общий вид затвора гидромашины согласно изобретению; на фиг.2-частичный разрез по II-II на фиг.1; на фиг.З - разрез Ill-Ill на фиг.2; на фиг.4 -разрез по IV—IV на фиг.2; на фиг.5 - узел V 10 на фиг.1 в увеличенном масштабе (один из вариантов выполнения механизма перемещения сектора); на фиг.6 - то же (другой вариант выполнения механизма перемещения сектора); на фиг.7 - разрез по VII—VII на 15 фиг.5; на фиг.8 - разрез по VIII-VIII на фиг.5 и 6; на фиг.9 - разрез по IX—IX на фиг.5; на фиг.10 - разрез по Х-Х на фиг.5; на фиг.11 разрез по XI-XI на фиг.6. Затвор гидромашины, согласно изобре- 20 тению, содержит корпус 1, входной и выходной патрубки, поворотный диск 4 с приводом 5, оперативное уплотнение 6, как правило, нажимного типа, уплотняющее второй по потоку уплотнительный поясок 7 25 и ремонтное уплотнение 8. Ремонтное уплотнение 8 уплотняет первый по потоку уплотнительный поясок 9 диска 4 и содержит механизм'перемещения 10, переставляющий уплотнительные элементы из открытого 30 положения в закрытое и наоборот, и силовой механизм 11, являющийся приводом механизма перемещения 10. Ремонтное уплотнение 8 состоит из набора секторов 12, которые уплотнены по стыкам уплотнителя- 35 ми 13 (фиг.З и 4), примыкающими в закрытом положении уплотнения к уплотнительному кольцу 14 в корпусе 1. Каждый сектор 12 ремонтного уплотнения 8 шарнирно закреплен в корпусе 1 так, 40 что в открытом положении имеет возможность поворачиваться и скрываться в кольцевой шине 15, образованной корпусом 1 и входным патрубком 2 (показано штриховыми линиями на фиг.4,5 и 6), а в закрытом 45 положении уплотнения 8 секторы 12 образуют замкнутое кольцо, плотно прижимающееся к первому по потоку уплотнительному пояску 9 диска 4, образуя герметичное уплотнение, благодаря наличию уплотнителей 50 по стыкам 13 и уплотнительною кольца 14 в корпусе 1. Каждый сектор 12 соединен через индивидуальный механизм перемещения с силовым механизмом 11. Плоскости контакта 16 соседних секто- 55 ров 12, 12.1 и 12.2 (фиг.З) в закрытом положении уплотнения (фиг.З) могут быть наклонены к плоскости меридионального сечения корпуса 1 на угол а (фиг.З). (Следы плоскостей пок азаны на чертеже фиг.З 8 штриховыми линиями, так что соседние сектора 12 и 12.1, а также 12 и 12.2 состыкованы внахлестку, причем сектор 12 является запирающим по отношению к секторам 12.1 и 12.2, а запирающий и запираемый секторы расположены через один. На фиг.2 и 4 показан пример конкретного выполнения шарнирной подвески секторов 12 к корпусу затвора 1. На каждом секторе 12 жестко закреплены по два рычага 17, концы которых с помощью шарниров 18 установлены в одной из двух прорезей 19, выполненных в цилиндрических вкладышах 20, каждый из которых установлен корпуса 1 затвора. В соседних прорезях 19 вкладышей 20 шарнирно закреплены рычаги 17 соседних секторов 12.1 и 12.2. Осью поворота 21 сектора 12 являются оси шарниров 18, которые принадлежат одной прямой. На фиг.2,5 и 7 показан один из примеров конкретного выполнения механизма перемещения 10 секторов 12. На каждом секторе 12 жестко закреплена вилка 22, охватывающая своей прорезью двустороннюю выборку 23, выполненную в цилиндрическом ползуна 24, в котором выполнен наклонный к оси 25 ползуна 24 паз 26. В паз 26 помещен закрепленный с помощью шарнира 27 на вилке 22 камень 28. Ползун 24 установлен в расточке корпуса \ затвора с возможностью возвратно-поступательного движения в направлении параллельном направлению потока. В теле ползуна 24 (фиг.5,9 и 10) выполнена кольцевая выточка 29, соединенная с торцем ползуна 24 фигурным окном 30, через которое выточка 29 соединена с силовым механизмом 11. На фиг.6 и 11 показан другой пример конкретного выполнения механизма перемещения 10 секторов 12. На каждом секторе 12 жестко закреплена проушина 31, которая охватывается прорезью вилки 32 двухвилочного рычага 30 и соединена с ним шарниром 34. На вилке другого конца рычага 33 закреплен цилиндрический палец 35, с помощью которого механизм перемещения 10 соединен с силовым механизмом 11. Оси шарнира 34, пальца 35 и ось поворота сектора 12 параллельны и их проекции на плоскость, перпендикулярную этим осям не должны лежать на одной прямой, другими словами, эти оси в любом возможном положении механизма перемещения 10 сектора 12 должны являться вершинами силового треугольника. Для облегчения сборки механизма перемещения 10 секторов 12 с силовым механизмом 11 в корпусе затвора 1 установлен стержень 36. 12733 На фиг. 5,6 и 8 показан пример конкретного выполнения силового механизма 11. Силовой механизм 11 каждого сектора содержит установленную во фланце 37 входного патрубка 2 со стороны корпуса 1 направляющую 38, зафиксированную в патрубке 2 от поворота штифтом 39. Свободный конец направляющей 38 выступает за пределы фланца 37 патрубка 2. Внутри направляющей 38 установлена тяга 40 с уплотнительным кольцом 41, которое предотвращает протечку рабочей жидкости по внутренней поверхности направляющей 38. Конец 42 тяги 40, обращенный к механизму перемещения 10, имеет средства для соединения с последним. На противоположном конце тяги 40 нарезана ходовая резьба 43, а на боковой поверхности выполнены лыски 44, которые взаимодействуют со стенками окна 45, стопорной втулки 46, надетой на тягу 40. Стопорная втулка 46 (а с ней и тяга 40) зафиксирована от поворота шлицевым торцевым соединением 47 (фиг.8), выполненным на прилегающим торцах стопорной втулки 46 и выступающем за пределы фланца 37 патрубка 2 направляющей 38. Противоположный торец стопорной втулки 46 контактирует с торцом силовой гайки 48, навинченной на ходовую резьбу 43 на конце 42 тяги 40. Силовая гайка 48 зафиксирована в осевом направлении буртиком накидной гайки 49, навинченной на резьбу 50, нарезанную на боковой поверхности выступающего за пределы фланца 37 патрубка 2 направляющей 38. Для предотвращения отвинчивания накидной гайки 49 в процессе работы силового механизма ходовая резьба 43 и резьба 50 накидной гайки 49 выполнены противоположных направлений (одна с правым направлением витков резьбы, другая с левым) и дополнительно стопорным винтом 51. На фиг.5,9 и 10 показан один из примеров конкретного выполнения соединения механизма перемещения 10 с силовым механизмом 11. На конце 42 тяги 40 выполнен упорный бурт 52, образованный проточкой 53 с двумя параллельными между собой и осью 54 тяги 40 равноудаленными от оси 54 срезами 55. Тяга 40 буртом 52 через фигурное окно 30, выполненное в торце ползуна 24 и соответствующее по форме очертаниям бурта 52, введена в кольцевую выточку и повернута к выточке 29 на 90°. На фиг.6 и 11 показан другой пример конкретного выполнения соединения меха 10 низма перемещения 10 с силовым механизмом 11. На конце 42 тяги 40 выполнен плоский параллельный оси 54 тяги 40 паз 56, который 5 соединен плоскими прорезями 57, касательными к дну паза 56 отверстием 58 с осью 59, выполненным в конце 42 тяги 40 перпендикулярно к оси 54 тяги 40 под углом к поперечной оси 60 паза 56. 10 Тяга 40 пазом 56 надета на палец 35 до упора в дно паза 56 и повернута на угол, равный углу между поперечной осью 60 паза 56 и осью 59 отверстия 58 так, чтобы через прорези 57 палец 35 занял свое место в 15 отверстии 58. Затвор гидромашины, согласно изобретению собирают следующим образом: После установки диска 4 в корпус 1 по окружности корпуса 1 навешивают секторы 20 12 ремонтного уплотнения 8 в следующей последовательности: - устанавливают цилиндрические вкла дыши 20, в прорезях каждого из которых с помощью осей шарниров 18 соединяют кон25 цы рычагов 17, другие концы которых жестко закреплены на секторах 12; - сектора 12 устанавливают в такой по следовательности, чтобы запирающий сек тор 12 находился между двумя запираемыми 30 секторами 12.1 и 12.2; - собирают механизм перемещения 10, выполненный в соответствии с 1-м приме ром конкретного выполнения (фиг.5). Для че го устанавливают в расточке корпуса 1 35 ползуны 24, предварительно соединенные с установленными в пазу 26 камнем 28 на вилке 22; - собирают механизм перемещения 10, выполненный как показано во втором при40 мере конкретного его осуществления (фиг.6). для чего предварительно соединяют шарниром 34 вилку 32 двухвилочного рычага 33 с проушиной 31 на секторе 12, а на вилку другого конца двухвилочного рычага 45 33 устанавливают цилиндрический палец 35; двухвилочный рычаг 33 устанавливают в рабочее положение, оперев выступающий конец пальца 35 на вкрученный в корпус 1 стержень 36; 50 - собирают силовой механизм 10 и соединяют его с механизмом перемещения 11. Для первого примера конкретного выполнения во входном патрубке 2 предварительно устанавливают и фиксируют 55 штифтами 39 направляющие 38, собирают входное» патрубок 2 с корпусом 1 затвора, через центральное отверстие направляющей 38, устанавливают тягу 40 так, чтобы очертания упорного бурта 52 на конце тяги 40 совпали с формой фигурного окна 30 в 12733 51 42 35 Фяг.6 36 НІЛ-НІЛ і _ єєш 12733 ФЙГЛІ ХІХІ" 35 Упорядник Замовлення 4080 Техред М.Моргентал Коректор Н.Король Тираж Підписне Державне патентне відомство УкраТни, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 відкрите вкціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101