БЫСТРОЗАПОРНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ МАГИСТРАЛЕЙ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА Российский патент 1996 года по МПК F16K15/03 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано на газовых магистральных трубопроводах, тепловых электростанциях, в химической промышленности и т. д. для быстрого (аварийного) перекрытия магистрали.

Для выполнения задач аварийного (менее чем за 1 с) перекрытия магистрали в ряде случаев используются конические или шаровые краны, рабочий угол поворота которых составляет 90^o (Котелевский Ю.М. и др. "Современные конструкции трубопроводной арматуры". М. "Недра", 1970, стр. 132-142). При этом быстродействие клапана определяется скоростью вращения электропривода, стыкуемого с его приводным валиком.

Однако, с увеличением диаметра трубопровода до 300-600 мм и выше такая конструкция клапанов становится громоздкой, металлоемкой, требует специального технологического оборудования для обработки исполнительных органов. Кроме того, данные органы вследствие большой массы имеют значительную инерционность, и для их поворота необходимы электроприводы значительной мощности.

В настоящее время функции быстрозапорных клапанов для больших диаметров трубопроводов выполняют обратные клапаны с захлопкой, удерживаемой в открытом положении фиксатором (Гуревич Д.Ф. "Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. М. "Машиностроение", 1969, стр. 104-107).

При срабатывании электромагнита захлопка снимается с фиксатора и под действием силы тяжести поворачивается относительно оси, перекрывая магистраль. Существенным недостатком данной конструкции быстрозапорного клапана при ее простоте является наличие монтажного окна, в которое убирается захлопка при открытии клапана, что значительно увеличивает его габариты и вес.

Наиболее близким по совокупности признаков является отсечной клапан по а. с. 1096431, кл. F 16 K 15/03, 1984, прототип, содержащий корпус с диаметрально размещенной перемычкой, поворотные заслонки, устройство фиксации заслонок в открытом положении, выполненное в виде охватывающей скобы с установленным по ее оси хвостовиком, имеющим профиль клина, обращенного своей вершиной к штоку привода, а на боковых поверхностях заслонок выполнены глухие пазы, боковые стороны которых параллельны граням клина, причем хвостовик размещен в упомянутых пазах.

Для отсечки потока рабочей среды поршень привода под действием управляющего давления срезает штифт и шток начинает перемещать скобу, вследствие чего заслонки расфиксируются и под действием усилия набегающего потока могут быть раскрыты. Если в процессе длительной эксплуатации возникло слипание заслонок и усилия набегающего пот ока недостаточно для раскрытия заслонок, шток привода клапана, продолжая двигаться, воздействует хвостовиком с боковыми поверхностями глухих пазов и раздвигает заслонки.

Недостатком данного отсечного клапана является невозможность его многоразового использования без доработки, потребность в управляющей среде с давлением для закрытия.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков прототипа, автоматизации процессов закрытия и открытия клапана, повышения ресурса и надежности работы.

Указанная задача решается тем, что известный клапан, содержащий корпус, седло с двумя окнами, повторяющими контур запорного органа, выполненного в виде двух поворотных створок-секторов, каждая из которых связана со своим приводным валиком, снабжен пружинным механизмом, нагружающим на закрытие запорный орган, приводным механизмом, действующим на его открытие, и расположенным по оси корпуса обтекателем с окнами для размещения створок-секторов в открытом положении, при этом связь каждой створки-сектора со своим приводным валиком выполнена в виде кривошипа, концы каждого приводного валика расположены вне корпуса (выведены наружу), пружинный механизм выполнен в виде установленных на концах приводных валиков двух рычагов и двух тяг, соединяющих приводные валики с планкой, нагруженной пружиной в сторону закрытия створок-секторов, а приводной механизм выполнен в виде ходового винта с установленной на нем кареткой, снабженной двумя кулачковыми захватами, управляемыми электромагнитом и установленными с возможностью взаимодействия с планкой, и привода ходового винта, кроме этого седло выполнено в виде диска, установленного в корпусе и снабженного по периметру окон уплотнительными элементами.

Получаемый при реализации изобретения технический результат, а именно обеспечение многоразовости срабатывания клапана без использования управляющего давления, увеличение быстродействия, повышение надежности работы достигается за счет введения в конструкцию пружинного привода, соединение приводных валиков створок-секторов через рычаги и тяги с планкой размещения в осевой зоне обтекателя с окнами для размещения в них створок. При этом приводной механизм выполнен в виде ходового винта с установленной на нем кареткой, фиксируемой двумя кулачковыми захватами. Это позволяет, используя электромагнит, обеспечивать высокое быстродействие клапана на закрытие, многоразовость его срабатываний без подвода дополнительного рабочего тела с давлением.

Этому способствует также размещение механизма привода клапана снаружи и возможность доступа к нему для проведения регламентных работ без демонтажа с магистрали.

Клапан на различных этапах работы изображен на чертеже, где на фиг. 1, 2 клапан закрыт; на фиг. 3, 4 клапан открыт; на фиг. 5 положение приводного механизма после команды на закрытие.

Клапан состоит из корпуса 1, в котором установлен диск 2 с седлом и уплотнительными элементами 3 и 4, расположенными по контуру двух проходных окон 5. В корпусе размещена захлопка, выполненная из двух створок -секторов 6, каждая из которых соответственно через кривошип 7 связана со своим приводным валиком 8. В приосевой зоне клапана установлен обтекатель 9 с окнами 10, в которых располагаются створки захлопки при открытом клапане.

Приводные валики снабжены рычагами 11 и тягами 12, смещенных относительно друг друга. Тяги 12 соединены с планкой 13, связанной с пружинным приводом 14. Механизм привода клапана содержит ходовой винт 15, на котором размещена каретка 16 с кулачками захвата, взаимодействующими с планкой. Положением кулачков управляет электромагнит 17 с бойком 18. Источник, сообщающий движение ходовому винту, может быть различным, в зависимости от условий эксплуатации клапана. В общем виде привод ходового винта представлен приводом 19.

Клапан работает следующим образом.

Нормальное положение клапан открыт (фиг. 3). При этом створки 6, 6' захлопки расположены в окнах 10 обтекателя 9.

Планка 13 охвачена кулачками с каретки 16, которые удерживают ее в данном положении (фиг. 4).

Кулачки располагаются на ходовом винте 15 против бойка 18, управляющего электромагнитом 17. Рабочая среда проходит через окна 5 (фиг. 3) проточной полости клапана с минимальными потерями давления. При поступлении команды на закрытие клапана электромагнит 17 воздействует на боек 18, последний разжимает кулачки захвата каретки 16, которые освобождают планку 13 (фиг. 5). Это позволяет под действием пружинного привода 14 (фиг. 5) повернуть приводные валики 8, а через кривошипы 7 соответственно и створки захлопки 6. Под действием давления рабочей среды и остаточного усилия от пружинного привода створки поджимаются к уплотнительным элементам 3, 4, надежно герметизируя выходную полость клапана от входной (фиг. 1). Необходимо отметить, что такая конструкция привода обеспечивает срабатывание клапана менее, чем за 1 с. Одновременно включается механизм сообщения движения ходовому винту 15 через привод 19, каретка 16 подходит к планке 13 и кулачки захватывают ее (фиг. 2).

Клапан готов к открытию.

При поступлении команды на открытие включается реверс привода ходового винта, через кулачки захвата и планку 13 разворачиваются тяги 12, поворачивая валики 8, а вместе с ними и створки 6 захлопки в положение "открыто". С расположением створок в окнах обтекателя кулачки захвата располагаются против бойка электромагнита, а концевым выключателем останавливается работа привода ходового винта. При этом происходит растяжение пружины привода 14.

Клапан приведен в исходное положение.

Таким образом, клапан, обеспечивая высокое быстродействие, снабжен исполнительным органом, позволяющим обеспечить многоразовость срабатывания без доработок и использования дополнительного рабочего тела с давлением.

Использование: на газовых магистральных трубопроводах, тепловых электростанциях, в химической промышленности и т. д. для быстрого (аварийного) перекрытия магистрали. Сущность изобретения: клапан снабжен пружинным механизмом, нагружающим на закрытие запорный орган, приводным механизмом, действующим на его открытие, и обтекателем с окнами для размещения створок-секторов в открытом положении. Связь каждой створки-сектора со своим приводным валиком выполнена в виде кривошипа. Концы каждого приводного валика расположены вне корпуса ("выведены наружу"). Пружинный механизм выполнен в виде установленных на концах приводных валиков двух рычагов и двух тяг, соединяющих приводные валики с подпружиненной планкой. Приводной механизм выполнен в виде ходового винта с его приводом. На ходовом винте установлена каретка, снабженная двумя кулачковыми захватами. Последние управляются электромагнитом и установлены с возможностью взаимодействия с планкой. Седло выполнено в виде диска, установленного в корпусе и снабженного по периметру окон уплотнительными элементами. 5 ил.

Быстрозапорный клапан для магистралей большого диаметра, содержащий корпус, седло с двумя окнами, повторяющими контур запорного органа, выполненного в виде двух поворотных створок-секторов, каждая из которых связана со своим приводным валиком, отличающийся тем, что он снабжен пружинным механизмом, нагружающим на закрытие запорный орган, приводным механизмом, действующим на его открытие и расположенным по оси корпуса, обтекателем с окнами для размещения створок-секторов в открытом положении, при этом связь каждой створки-сектора со своим приводным валиком выполнена в виде кривошипа, концы каждого приводного валика расположены вне корпуса (выведены наружу), пружинный механизм выполнен в виде установленных на концах приводных валиков двух рычагов и двух тяг, соединяющих приводные валики с планкой, нагруженной пружиной в сторону закрытия створок-секторов, а приводной механизм выполнен в виде ходового винта с установленной на нем кареткой, снабженной двумя кулачковыми захватами, управляемыми электромагнитом и установленными с возможностью взаимодействия с планкой, и привода ходового винта, кроме того, седло выполнено в виде диска, установленного в корпусе и снабженного по периметру окон уплотнительными элементами.