ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ОТСЕЧНОЙ КЛАПАН Российский патент 1998 года по МПК F16K17/36 

Изобретение относится к предохранительным клапанам на газо- и гидротрассах, срабатывающих в результате посторонних воздействий, например, при разгерметизации трубопровода.

Предохранительные клапаны срабатывают при нарушении системы равновесия в трубопроводах, будь то чрезмерное увеличение расхода рабочего тела, скорости, давления или нарушения температурного режима.

Предохранительные клапаны содержат запорные элементы, которые при срабатывании клапана отсекают поток рабочего тела или перепускают его по отводным патрубкам.

Близким по технической сущности является вертикальный клапан-задвижка "Лудло" [1]. В открытом положении задвижка полностью убирается из проточного канала, тем самым на создается дополнительное аэродинамическое сопротивление.

Недостатком задвижки типа "Лудло" является то, что перемещение задвижки осуществляется только путем приложения внешней силы.

Наиболее близким из известных по технической сущности является устройство "Автоматизированная задвижка" [2]. Указанное устройство содержит ряд сходных с заявленным устройством признаков, а именно оба устройства представляют собой вертикальный отсечной клапан, содержащий корпус с вертикальным патрубком, седлом, входным и выходным отверстиями и установленным с возможностью перемещения в вертикальном патрубке корпуса полым запорным элементом.

Срабатывание задвижки [2] происходит с помощью принудительного управления клапанами ("клапаны должны работать синхронно от одного, например, электропривода"), что требует создания дополнительной системы управления.

Задачей изобретения является обеспечение автоматического перекрытия газопровода при его разгерметизации и минимального аэродинамического сопротивления на рабочем режиме.

Указанный технический результат достигается тем, что в отсечном вертикальном клапане, содержащем корпус с вертикальным патрубком, седлом, входным и выходным отверстиями и установленным в нем с возможностью перемещения в вертикальном патрубке корпуса полым запорным элементов, при этом полый запорный элемент выполнен в виде нагруженного пружиной сферического тела с отверстиями в верхней и нижней частях его поверхности, причем пружина, нагружающая сферическое тело, закреплена за верхнюю часть вертикального патрубка корпуса и нижнюю часть сферического тела и размещена в отверстии верхней части поверхности сферического тела, через которое полость тела сообщена с окружающей его полостью, при этом отверстия, выполненные в нижней части поверхности сферического тела, снабжены обратными клапанами, установленными с возможностью приема полного давления, а в исходном положении сферическое тело расположено в вертикальном патрубке корпуса.

На фиг. 1 приведена схема вертикального отсечного клапана; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Он содержит корпус 1 с седлом 2, входной канал 3 и выходной 4. Каналы 3 и 4 выполнены соосно. Подвижный запорный элемент 5 выполнен в виде сферического полого тела, свободно перемещающегося в вертикальном патрубке 6 корпуса клапана, он удерживается пружиной 7, которая закреплена в нижней части полого тела и верхней части патрубка с помощью винта 8, регулирующего натяг пружины. В верхней части патрубка размещаются регулировочные винты 9 для задания исходного положения подвижному запорному элементу, в котором имеются отверстия 10 с обратными клапанами 11 и 12 (например, шариковыми) для забора газа и поддержания полного давления в полости тела и отверстие 13 для размещения пружины 7 и для выравнивания давления в полости тела и в пространстве между телом и корпусом. Для выравнивания давления до и после вертикального отсечного клапана после устранения разрыва газопровода предусмотрена трасса малого проходного сечения, в рабочем состоянии трасса перекрыта задвижкой 14.

Вертикальные отсечные клапаны устанавливаются через определенные промежутки на магистральных газопроводах для предотвращения утечки газа (жидкости) в случае разрушения газопровода.

В исходном положении запорный элемент 5 прижимается пружиной 7 к регулировочным винтам 9; проходное сечение для газа в области клапана свободно и равно или больше сечения магистрального трубопровода, сила натяжения пружины 7 больше силы, действующей на подвижной элемент из-за разности полного (в полости) и статического (в потоке) давлений. При увеличении скорости потока (например, из-за разрыва газопровода) разность полного и статического давлений будет возрастать пропорционально скорости течения, вызывая увеличение силы, действующей на подвижный элемент.

При превышении определенной заранее заданной скорости потока эта сила будет превосходить предварительное натяжение пружины 5, при этом клапан начнет закрываться, так как сила натяжения пружины увеличивается линейно с ходом подвижного тела на закрытие, а аэродинамическая сила растет пропорционально квадрату хода (т.е. квадрату скорости).

При направлении потока слева-направо с ростом скорости будет открываться обратный клапан 11 и оставаться в закрытом положении клапан 12 и, наоборот, при направлении потока справа-налево с ростом скорости будет открываться клапан 12 и удерживаться в закрытом положении клапан 11. Тем самым вертикальный отсечной клапан будет закрываться, как в случае разрушения магистрали слева, так и в случае разрушения магистрали справа.

После устранения разрыва трубопровода выравнивается давление слева и справа от отсечного клапана с помощью трассы с задвижкой 14. В рабочем состоянии магистрального трубопровода упомянутая трасса перекрыта.

Изобретение относится к вертикальным отсечным клапанам, предназначенным для автоматического перекрытия трубопровода при его разгерметизации и используемым как предохранительный клапан на газо- и гидротрассах, приводимый в действие в результате посторонних воздействий, например, при разгерметизации трубопровода. Вертикальный отсечной клапан содержит корпус с вертикальным патрубком, седлом, входным и выходным отверстиями и установленным в нем с возможностью перемещения в вертикальном патрубке корпуса полым запорным элементом. Полый запорный элемент выполнен в виде нагруженного пружиной сферического тела с отверстиями в верхней и нижней частях его поверхности. Пружина, нагружающая сферическое тело, закреплена за верхнюю часть вертикального патрубка корпуса и нижнюю часть сферического тела и размещена в отверстии верхней части поверхности сферического тела. Через упомянутое отверстие полость тела сообщена с окружающей его полостью. Отверстия, выполненные в нижней части поверхности сферического тела, снабжены обратными клапанами. Они установлены с возможностью приема полного давления. В исходном положении сферическое тело расположено в вертикальном патрубке корпуса. Проходное сечение отсечного клапана в исходном положении равно проходному сечению магистрального трубопровода. 2 ил.

Вертикальный отсечной клапан, содержащий корпус с вертикальным патрубком, седлом, входным и выходным отверстиями и установленным в нем с возможностью перемещения в вертикальном патрубке корпуса полым запорным элементом, отличающийся тем, что полый запорный элемент выполнен в виде нагруженного пружиной сферического тела с отверстиями в верхней и нижней частях его поверхности, причем пружина, нагружающая сферическое тело, закреплена за верхнюю часть вертикального патрубка корпуса и нижнюю часть сферического тела и размещена в отверстии верхней части поверхности сферического тела, через которое полость тела сообщена с окружающей его полостью, при этом отверстия, выполненные в нижней части поверхности сферического тела, снабжены обратными клапанами, установленными с возможностью приема полного давления, а в исходном положении сферическое тело расположено в вертикальном патрубке корпуса.