ОБРАТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1998 года по МПК F16K15/03 

Изобретение относится к конструкции энергетической трубопроводной арматуры, используемой в качестве запорного предохранительного органа в трубопроводах с жидкими средами, и может быть применено для повышения безопасности эксплуатации действующих атомных электростанций (АЭС) с жидким теплоносителем.

Известна задвижка, имеющая корпус с направляющими для движения затвора, седла с параллельными уплотнительными поверхностями, крышку, сальник, шпиндель с ходовой гайкой, затвор, состоящий из двух дисков с эластичными кольцами, направляющие одного диска расположены под углом к направляющим другого диска, шпиндель на конце выполнен клинообразным, а диски соединены со шпинделем цепями (RU, патент N 2007648, кл.F 16 K 3/18, 1994).

Недостатками конструкции являются:
- невозможность воздействия рабочей средой на диски затвора для прекращения потока в обратном направлении;
- недопустимость эксплуатации с промежуточным положением дисков затвора, т.е. невозможность регулировки расхода потока рабочей среды;
- продолжительное время прекращения потока рабочей среды и связанная с этим утечка теплоносителя, что не отвечает требованием системы аварийного охлаждения реактора (CAOP);
- необходимость установки в паре с задвижкой дополнительной регулирующей и отсекающей арматуры.

Известен обратный клапан, содержащий размещенные в корпусе с проходимым каналом седло и затвор, связанный шарниром с поворотным рычагом, шарнир расположен ниже центра тяжести затвора, а его верхняя кромка упруго прижата к рычагу (RU, патент N 2032845, кл. F 16 K 15/03, 1995).

Недостатками конструкции является:
- невозможность принудительного закрытия затвора для прекращения потока среды;
- невозможность принудительного дожатия затвора для доуплотнения уплотняющих поверхностей;
- невозможность изменить высоту подъема затвора над седлом для сокращения времени прекращения обратного потока, или регулировки расхода рабочего потока;
- невозможность поверить свободу поворота рычага с затвором без разборки клапана;
- необходимость установки в паре с клапаном дополнительной запорной арматуры;
- большие ударные нагрузки и повышенный износ уплотняющих поверхностей из-за большого подъема затвора над клапаном.

Известен обратный клапан, содержащий корпус с проходным каналом, седло, затвор с рычагом и осью, амортизатор толчков и ударов, съемный шток с головкой и шпиндель, головка штока останавливает затвор, а удары и толчки гасятся пружиной амортизатора (FR, заявка N 2219355, кл. F 16 K 15/03, 1974 (прототип).

Недостатками конструкции (прототипа) являются:
- невозможность штоком воздействовать на затвор для принудительного прекращения потока среды;
- невозможность штоком изменять высоту подъема затвора для регулировки расхода потока в рабочем режиме;
- невозможность влиять на время закрытия клапана для прекращения обратного потока;
- необходимость установки в паре с клапаном дополнительной запорной и регулирующей арматуры.

Задачей изобретения является создание компактной конструкции обратного клапана, позволяющей запирать принудительно поток теплоносителя для исключения его утечки в аварийной ситуации, регулировать расход потока в рабочем режиме и устанавливать время закрытия клапана, отвечающее требованием CAOP.

Для решения указанной задачи в конструкции обратного клапана, содержащего корпус с седлом, затвор, закрепленный с помощью рычага на поворотной оси, съемный шток с головкой и шпиндель, шпиндель выполнен полым, а на рычаге установлен упор, расположенный с возможностью взаимодействия с полым шпинделем и размещенным внутри него съемным штоком.

Для взаимодействия со шпинделем упор выполнен с углублением вогнуто-сферической формы и с отверстием для соединения с головкой съемного штока.

Соединение штока с упором выполняется жестким любым из известных способов, например с помощью резьбы в отверстии и на головке.

На фиг. 1 представлена конструкция обратного клапана в рабочем положении. Пунктиром показано положение затвора с рычагом в эксплуатационном положении. Привод условно не показан. Стрелкой показано направление потока рабочей среды. На фиг.2 представлен узел взаимодействия полого шпинделя, упора рычага и съемного штока с головкой.

Обратный клапан (фиг.1) содержит крышку 1, корпус 2, седло 3, затвор 4, рычаг 5, ось 6, полый шпиндель 7, ходовую гайку 8, кронштейн 9, упор 10, заглушку 11, съемный шток 12 (фиг.2). Седло 3 имеет наклонную уплотняющую поверхность 13.

Кронштейн 9 (фиг.1, 2) имеет опору 14 для прохода и размещения шпинделя 7. Упор 10 выполнен с углублением вогнуто-сферической формы 15 для взаимодействия со шпинделем 7 и с отверстием 16 с резьбой для жесткого соединения с головкой 17 съемного штока 12.

Обратный клапан работает следующим образом.

При движении потока рабочей среды в прямом направлении затвор 4 поднят над седлом 3. Упор 10 прижат к торцу шпинделя 7. Торец шпинделя уплотнен в углубление 15 упора. Шпиндель 7 ввернут в корпус 2 на величину, обеспечивающую открытие затвора 4 для пропуска необходимого расхода рабочей среды. Чем меньше высота подъема затвора, тем меньше время прекращения обратного потока рабочей среды, что соответствует требованиям CAOP, и тем слабее ударные нагрузки на уплотняющие поверхности седла 3 и затвора 4, что снижает их износ и увеличивает срок эксплуатации клапана.

Опора 14 кронштейна 9 предохраняет полый шпиндель от изгиба под воздействием нагрузки, создаваемой потоком рабочей среды на затвор 4. Вогнуто-сферическая форма углубления 15 на упоре обеспечивает плотное его прилегание к торцу шпинделя 7 во всех положениях затвора 4.

Принудительное прекращение потока рабочей среды или дожатие затвора 4 к седлу 3 осуществляется воздействием шпинделя 7 на рычаг 5 через упор. При этом шпиндель 7 максимально ввернут внутрь корпуса 2.

Проверка работоспособности подвижных деталей, а именно свободы поворота рычага 5 и высоты подъема затвора 4 над седлом 3, осуществляется с помощью съемного штока 12 без разборки клапана. Для этого снимается заглушка 11 и внутрь полого шпинделя 7 устанавливается шток 12, а головка 17 съемного штока 12 ввинчивается в отверстие 16. Воздействуя съемным штоком 12 на упор 10, определяют свободу поворота рычага 5 и ход затвора 4. По окончании указанных операций шток 12 удаляется, а полый шпиндель 7 заглушается.

Таким образом, предложенная конструкция обратного клапана наряду с автоматическим прекращением обратного потока под воздействием рабочей среды позволяет регулировать величину расхода прямого потока и принудительно прекращать движение потока среды, т.е. совместить функции регулирующего клапана и задвижки. Указанное совмещение функций сокращает количество и виды арматуры на трубопроводах.

Кроме того, возможность регулирования открытия затвора позволяет обеспечить прекращение обратного потока рабочей среды за время, отвечающее требованиям CAOP, а ограничение высоты подъема затвора над седлом снижает ударный износ уплотняющих поверхностей и увеличивает общий срок службы клапана. Использование полого шпинделя и съемного штока обеспечивает эксплуатационное обслуживание без разборки клапана. Выполнение предложенной конструкции обратного клапана возможно на действующих АЭС на базе существующей арматуры трубопроводов, что исключит необходимость проведения капитальных работ по реконструкции трубопроводов первых контуров и обеспечит выполнение требований CAOP без увеличения количества арматуры и с минимальными затратами.

Обратный клапан относится к конструкции энергетической трубопроводной арматуры и предназначен для использования в атомной, энергетической и других отраслях промышленности. Обратный клапан содержит корпус с седлом, затвор, закрепленный на рычаге поворотной осью, съемный шток с головкой и полый шпиндель. На рычаге установлен упор, взаимодействующий с полым шпинделем и размещаемым в нем съемным штоком. Упор выполнен с углублением для взаимодействия со шпинделем и отверстием для соединения с головкой съемного штока. Изобретение позволяет исключить утечки теплоносителя в аварийной ситуации. регулировать расход потока в рабочем режиме и устанавливать время закрытия клапана, отвечающее требованиям САОР. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Обратный клапан, содержащий корпус с седлом, затвор, закрепленный с помощью рычага на поворотной оси, съемный шток с головкой и шпиндель, отличающийся тем, что шпиндель выполнен полым, а на рычаге установлен упор, расположенный с возможностью взаимодействия с полым шпинделем и размещенным внутри него съемным штоком. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что упор выполнен с углублением вогнуто-сферической формы и с отверстием для соединения с головкой съемного штока.