ОБРАТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1997 года по МПК F16K15/03 

Изобретение относится к арматуростроению, к защитной арматуре высоких параметров и может быть использовано для предотвращения обратного потока среды в трубопроводах в связи с внезапным снижением давления (например, при разрыве трубопровода) в одном из элементов тепловых и атомных электростанций, химических или нефтегазовых предприятий.

Известен обратный клапан (см. каталог фирмы "Sempell", Германия, фиг.22, стр. 33), состоящий из корпуса с крышкой, в котором размещены седло, затвор, опора затвора, шарнирно соединенные между собой, подвеска в виде рычага и упор затвора.

Эта конструкция двухшарнирная, рычажная. В конструкции относительно просто решается вопрос обеспечения герметичности в затворе за счет наличия двух шарниров.

Однако при этом центр тяжести затвора, центр приложения сил к нему и центр шарнира находятся в разных плоскостях. Образуемые при этом плечи сил и большие веса деталей приводят к возникновению больших изгибных усилий как при быстром закрытии клапана, так и при его открытии. Восприятие усилий требует увеличения элементов конструкций, т.е. увеличения их веса и т.д.

Приводит это к большим нагрузкам на уплотнительные поверхности при срабатывании и низкой надежности обеспечения герметичности при длительной эксплуатации. При внезапном открытии клапана он испытывает значительные динамические нагрузки. Снижение надежности работы шарниров возможно из-за постоянной вибрации открытого затвора в скоростном потоке. Вибрация объясняется как шарнирной опорой открытого затвора о корпус, так и шарнирным (свободным) соединением затвора с рычагом.

Задачей изобретения является повышение надежности обратного клапана, особенно на аварийных режимах эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что в обратном клапане, содержащем корпус с крышкой, в котором размещены седло, затвор, шарнирно соединенный с опорой, подвеска и упор затвора, на обращенных друг к другу поверхностях затвора и опоры выполнены встречные пазы, а подвеска выполнена в виде ряда серьг с плоской поверхностью, обращенной к затвору, установленных в пазах с возможностью перемещения в опоре, и ограниченного вращения в затворе, при этом шарниры серьг установлены по оси центра тяжести затвора, а упор размещен на крышке и выполнен в виде цилиндрической втулки с наклонной опорной поверхностью, обращенной к затвору.

Такая конструкция позволяет избежать изгибных напряжений, так как в этом случае на подвески действуют только растягивающие силы, что позволяет уменьшить массу и габариты затвора, повысить чувствительность клапана. Оси шарниров подвесок в этом случае работают на срез по множеству сечений (например, восьми), что позволяет принять минимальный их диаметр и таким образом уменьшить момент трения в осях шарниров и повысить чувствительность клапана.

Данная конструкция является двухшарнирным, безрычажным соединением затвора и его опоры. Наличие зазоров между серьгами и встречными пазами, между плоской нижней частью серьг и боковой поверхностью затвора, с одной стороны, обеспечивает свободное, безизгибное вращение затвора относительно оси шарнира в опоре затвора, с другой стороны, обеспечивает некоторую "гибкость" системы в заданных пределах, облегчает центровку конструкции при сборке и прилегание тарелки к плоскости седла в закрытом положении или к наклонной опорной плоскости упора в открытом положении. Расположение шарниров серьг на оси центра тяжести затвора исключает практически возможности возникновения изгибающих моментов в конструкции при открытии и закрытии клапанов, что позволяет уменьшить размеры элементов конструкций, повысить надежность за счет снижения нагрузок, что особенно важно при аварийных режимах работы.

Размещение упора затвора на крышке клапана и выполнение его в виде цилиндрической втулки с наклонной опорной поверхностью повышают надежность клапана в открытом положении, так как позволяют за счет динамического напора среды удерживать тарелку прижатой к жесткой опоре по плоскости, исключая вибрацию тарелки и износ трущихся частей.

Кроме того, при внезапном (до 0,010 с) открытии затвора динамическая нагрузка на затвор, упор и шарниры будет рассредоточена по наклонной поверхности упора и значительно снижена, что также повышает надежность работы клапана.

На фиг. 1 изображен обратный клапан, продольный разрез; на фиг.2 - укрупненный вид узла 1; на фиг. 3 обратный клапан, вид сверху; на фиг.4 - подвеска затвора, продольный разрез; на фиг.5 место крепления опоры затвора.

Обратный клапан (фиг.1,3) состоит из корпуса 1 с крышкой 2, внутри которых расположены седло 3, затвор 4, серьги 5, оси шарниров 6 и 7, опора 8 затвора 4, упор 9. Крепление опоры 8 в корпусе осуществляется за счет выступа 10 и штифтом 11. Соединение корпуса 1 с крышкой 2 осуществляется с помощью шпилек 12 и гаек 13.

Обратный клапан работает следующим образом.

При нормальном режиме работы клапан открыт. Затвор 4 потоком среды прижат к упору 9. При этом затвор опирается на наклонную поверхность по всей плоскости упора, так как двухшарнирное соединение 5, 6, 7 затвора обеспечивает его самоустановку.

При аварийном режиме (например, разрыве трубопровода) происходит внезапное (до 0,01 с) изменение направления потока и закрытие клапана. Затвор перемещается относительно оси 6 шарнира, серьги 5 до упора о седло 3. Гашение энергии происходит за счет прогиба тарелки и пластической деформации утоненной части седла 3. При этом нагрузка на опору и серьгу 45 центробежная, по оси серьги. При этом нагрузка заметно снижена в связи с уменьшенной массой тарелки и подвески. Прилегание затвора 4 к седлу 3 обеспечивается за счет свободы в шарнире 7 серьги 5.

При резком (аварийном) открытии клапана процесс проходит аналогично процессу закрытия.

Использование: в арматуростроении, в частности в качестве защитной арматуры высоких параметров в системах безопасности тепловых и атомных электростанций, предприятий химической и нефтегазовой промышленности. Сущность изобретения: в корпусе обратного клапана размещены седло, затвор, шарнирно соединенный с опорой, подвеска и упор затвора. На обращенных друг к другу поверхностях затвора и опоры выполнены встречные пазы. Подвеска выполнена в виде заведенных в пазы серьг с плоской поверхностью, обращенной к затвору. Шарниры серьг установлены по оси центра тяжести затвора. Упор размещен на крышке и выполнен в виде цилиндрической втулки с наклонной опорной поверхностью, обращенной к затвору. 5 ил.

Обратный клапан, содержащий корпус с крышкой, в котором размещены седло, затвор, шарнирно соединенный с опорой, подвеска и упор затвора, отличающийся тем, что на обращенных друг к другу поверхностях затвора и опоры выполнены встречные пазы, а подвеска выполнена в виде ряда серьг с плоской поверхностью, обращенной к затвору, установленных в пазах с возможностью перемещения в опоре и ограниченного вращения в затворе, при этом шарниры серьг установлены по оси центра тяжести затвора, а упор размещен на крышке и выполнен в виде цилиндрической втулки с наклонной опорной поверхностью, обращенной к затвору.