ОБРАТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 2001 года по МПК F16K15/03 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано при транспортировании как жидкой, так и газовой рабочей среды, в том числе углеводородосодержащего газа как в нажимных, так и подземных трубопроводах.

Известен обратный клапан (аналог), в корпусе которого установлен поворотный запорный орган, связанный шарнирно-рычажной связью со штоком основного и вспомогательного цилиндров гидротормоза (а.с. N 703714, МПК F 16 K 15/03). Недостатком данной разработки является сложность конструкции, недостаточная надежность работы клапана при высоком давлении, малая эффективность демпфирования при закрытии клапана.

Известен обратный клапан (аналог), состоящий из корпуса, расположенного в нем цилиндра гидротормоза, седла, дискового затвора, шарнирно подвешенного в корпусе, конец которого выполнен в виде полого поршня, имеющего шаровой запорный элемент, отверстие, сообщающее полость поршня с полостью корпуса обратного клапана (а.с. N 752092, МПК F 16 K 15/03). Недостатком данного изобретения является использование для демпфирования только жидкой среды, малая эффективность демпфирования при закрытии клапана.

Известен обратный клапан (прототип), содержащий корпус, входной патрубок с седлом, шарнирно закрепленную вне седла захлопку, цилиндры с демпфирующими поршнями, поршневая и штоковая полости которых соединены между собой и с полостью корпуса обратного клапана (патент N 1565354, МПК F 16 K 15/03). Недостатком данного технического решения является использование одной среды для демпфирования, недостаточная надежность работы клапана при высоком давлении рабочей среды, малая эффективность демпфирования при закрытии обратного клапана.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы обратного клапана, повышение эффективности демпфирования при закрытии захлопки, т.е. обеспечение безударного соприкосновения захлопки седла, что обеспечивает целостность уплотнения, следовательно увеличивает срок его службы при давлении 150 атм при транспортировании жидкостной или газовой рабочей среды.

Поставленная задача решается при помощи предлагаемой конструкции обратного клапана.

Обратный клапан, в корпусе которого на входном патрубке установлено седло с захлопкой, шарнирно соединенной посредством рычага со штоком и поршнем гидротормоза, поршневая и штоковая полость которого соединены между собой посредством каналов, состоящих из продольных и радиальных участков, находящихся в поршне гидротормоза. Обе полости соединены и с полостью корпуса обратного клапана. Корпус гидротормоза установлен с возможностью поворота синхронно повороту рычага, соединяющего его с захлопкой, в той же плоскости. Демпфирующей средой в корпусе гидротормоза является жидкостно-газовая среда, объем последней регулируется клапанами, открывающимися попеременно. Один клапан работает на впуск рабочей среды, другой - на выпуск. При работе демпфера уменьшение жидкой среды в корпусе гидротормоза компенсируется увеличением объема газовой среды для сохранения рабочего давления внутри корпуса гидротормоза, способствующего его стабильной работе. Наличие предохранительного клапана внутри поршня предохраняет от воздействия гидроудара. При резком возрастании давления в штоковой полости предохранительный клапан открывается, способствуя прохождению жидкости в поршневую полость. Захлопка закреплена на рычаге с помощью сферического шарнира, а сам рычаг шарнирно сочленен с седлом. Кроме того, захлопка дополнительно зафиксирована на рычаге для защиты ее от проворота и центрирования относительно седла. Обратный клапан работает в автоматическом режиме.

На фиг. 1 изображен обратный клапан в разрезе, на фиг. 2 - поршень гидроцилиндра, на фиг. 3 - клапаны, контролирующие объем газовой среды в корпусе гидротормоза.

Обратный клапан состоит из корпуса 1, входного 2 и выходного 3 патрубков, установленного на входном патрубке 2 седла 4, соединенного с захлопкой 5 посредством рычага 6, соединенного с седлом 4. Рычаг 6 соединен осью со штоком 7 гидротормоза, верхний конец которого выполнен в виде поршня 8, установленного в корпусе 9 гидротормоза. В поршне 8 имеется дроссель 10, предохранительный клапан 11 и каналы 12, состоящие из продольных и радиальных участков, соединяющие штоковую полость с поршневой. В крышке 13 гидротормоза установлены клапаны 14 и 15, первый из которых работает на впуск газовой рабочей среды, а другой на выпуск. Корпус 9 гидротормоза установлен в крышке 16 корпуса обратного клапана с возможностью поворота в вертикальной плоскости, т.е. в плоскости поворота рычага 6. Внутри корпуса гидротормоза находится жидкость, а в верхней его части газовая рабочая среда. Гидротормоз закрыт герметично крышкой 17. Захлопка 5 закреплена на рычаге 6 с помощью сферического шарнира 18, обеспечивающего плотное ее прилегание к седлу 4 и зафиксировано креплением 19, обеспечивающим соосность захлопки и седла и защищающим ее от проворота. На захлопке 5 находится упор 20, предохраняющий ее от удара при открытии клапана, и козырек 21.

Козырек 21 служит для поддержания устойчивого положения захлопки при открытом клапане в случае незначительного изменения давления рабочей среды в корпусе обратного клапана. Козырек закреплен под углом, чтобы при обтекании его потоком рабочей среды создавалась подъемная сила, удерживающая захлопку в открытом положении. На седле 4 с помощью кольца 22 закреплено уплотнение 23.

Обратный клапан работает следующим образом.

Рабочее положение клапана - открыто. Поршень 8 расположен вверху корпуса 9 гидротормоза. Корпус 9 наклонен влево. При падении давления внутри корпуса обратного клапана захлопка 5 под действием собственного веса начинает опускаться, увлекая за собой шток 7 и поршень 8. Дроссель 10 настроен на определенную скорость перемещения поршня. Жидкость, находящаяся в штоковой полости, т.е. под поршнем 8, начинает перемещаться в поршневую полость по каналам 12, замедляя движение захлопки 5. При движении поршня 8 вниз под крышкой 13 корпуса гидротормоза 9 создается разрежение в газовом объеме рабочей среды, что способствует открытию клапана 14. Происходит впуск газовой рабочей среды из полости корпуса 1 обратного клапана внутрь корпуса 9 гидротормоза, что стабилизирует движение поршня со штоком. Корпус 9 гидротормоза наклоняется вправо относительно оси симметрии в вертикальной плоскости синхронно движению рычага 6, на котором закреплена захлопка 5 и который связан со штоком 7 гидротормоза. Движение происходит до полного закрытия захлопки. Сферический шарнир 18 и дополнительное крепление 19 предохраняют захлопку от проворота и центрируют ее относительно оси седла, обеспечивая плотное прилегание. При возникновении гидроудара предохранительный клапан 11 открывается и тормозная жидкость по каналу клапана устремляется в поршневую полость, снижая действие гидравлического удара на клапан. При подаче давления внутрь корпуса 1 обратного клапана захлопка 5 открывается под действием напора рабочей среды. Захлопка 5 давит на шток 7 посредством рычага 6, поршень 8 начинает перемещение вверх, преодолевая давление жидкости в поршневой полости, которая по каналам 12 начинает перемещение вниз, в штоковую полость.

При резком возрастании давления в штоковой полости открывается предохранительный клапан 11, способствующий ускорению перемещения жидкой среды и предотвращающий выход гидротормоза из строя. При движении поршня 8 вверх происходит сжатие газовой среды, находящейся вверху корпуса 9 гидротормоза, до давления, позволяющего открыть клапан 15 и произвести выпуск газовой рабочей среды. Давление падает до величины, позволяющей перемещаться поршню далее до полного открытия обратного клапана. При движении захлопки 5 вместе с рычагом 6 вправо корпус 9 гидротормоза поворачивается синхронно влево. Для упора захлопки 5 в корпус 1 в открытом положении обратного клапана предусмотрен упор 20. Обратный клапан открыт для транспортирования рабочей среды.

Таким образом, данная конструкция обратного клапана предназначена для гашения ударных нагрузок на седло затвора и обеспечения плавного перемещения захлопки 5 при срабатывании обратного клапана. Демпфирующей средой является гидравлическая жидкость ПМС-20 ГОСТ 13032-77 и углеводородосодержащий газ, транспортируемый по трубопроводу. Обратный клапан предназначен для надежного перекрытия магистрали и удерживания давления при изменении направления потока рабочей среды. Данный клапан применяется для работы в среде газа или жидкости и устанавливается на горизонтальных наземных и подземных участкам трубопроводов, обеспечивая надежную работу, высокую эффективность демпфирования при закрытии захлопки, что обеспечивает долгую службу уплотнения.

Изобретение предназначено для использования в качестве запорной арматуры при транспортировании жидкой или газовой рабочей среды, в том числе углеводородосодержащего газа как в наземных, так и подземных трубопроводах. Обратный клапан содержит корпус, на входном патрубке которого установлено седло с захлопкой. Захлопка связана шарнирно-рычажной связью со штоком гидротормоза. Поршневая и штоковые полости гидротормоза сообщены между собой и с полостью корпуса обратного клапана. Корпус гидротормоза шарнирно закреплен с возможностью синхронного поворота в плоскости поворота рычага. Рычаг связывает корпус гидротормоза с захлопкой. Тормозной средой в гидротормозе является жидкостно-газовая среда. Объем последней контролируется клапанами. Открытие клапанов осуществляется попеременно. Изобретение позволяет повысить надежность работы обратного клапана, повысить эффективность демпфирования, особенно при закрытии обратного клапана, и расширить его функциональные возможности. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Обратный клапан, в корпусе которого на входном патрубке установлено седло с захлопкой, связанной шарнирно-рычажной связью со штоком гидротормоза, поршневая и штоковая полости которого сообщены между собой и с полостью корпуса обратного клапана, отличающийся тем, что корпус гидротормоза шарнирно закреплен с возможностью синхронного поворота в плоскости поворота рычага, связывающего его с захлопкой, в котором тормозной средой является жидкостно-газовая среда, объем последней контролируется клапанами, открывающимися попеременно. 2. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что захлопка закреплена на рычаге с помощью сферического шарнира, а сам рычаг шарнирно сочленен с седлом. 3. Обратный клапан по п.2, отличающийся тем, что захлопка имеет дополнительное фиксирование на рычаг. 4. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что в поршне гидроцилиндра установлен предохранительный клапан и дроссель.