ЗАПОРНО-РЕГУЛИРОВОЧНЫЙ КЛАПАН Российский патент 2002 года по МПК F16K1/52 F16K31/02 

Изобретение относится к машиностроению, более узко к запорным клапанам, устанавливаемым на различных магистралях, трубопроводах и других коммуникациях, а более конкретно к запорным клапанам с управляющим органом, обеспечивающим регулирование расхода рабочей среды.

Изобретение может найти применение в самых широких областях техники, например в энергетике, химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности и т.п.

Известны запорные клапаны, содержащие корпус с входным и выходным патрубками и с седлом, перекрываемым запорный орган, снабженным поршнем, образующим внутри корпуса подпоршневую и надпоршневую полости, первая из которых соединена через форкамеру с входным патрубком, а вторая - с выходным, причем на этой линии связи установлен управляющий перекрывной орган с приводом (см. , например, а.с. 165623, кл. F 16 K 31/02, 1964 г.).

Данный клапан не имеет устройств, обеспечивающих регулирование расхода рабочей среды, следовательно, этот клапан также не может обеспечить технический результат, достигаемый данным изобретением.

Известны также запорные клапаны, содержащие корпус с входным и выходным патрубками и запорным органом, образующим со стенками корпуса внутреннюю полость, подключенную к управляющему органу, который, в свою очередь, соединен с выходным патрубком (см. патент РФ 2160405, кл. F 16 K 31/02, 1998 г.).

Данный клапан выбран за прототип. Технический результат, поставленный изобретением, в данном клапане не достигается, т.к. в нем не предусмотрены средства для регулирования расхода рабочей среды.

Задача данного изобретения - создание запорного клапана с управляющим органом, который мог бы обеспечить регулирование расхода рабочей среды и автоматическое отключение в аварийных ситуациях.

Технический результат изобретения - обеспечение регулирования расхода рабочей среды и автоматическое отключение клапана в аварийных ситуациях.

Данный технический результат достигается тем, что запорный клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками и запорный орган, образующий со стенками корпуса внутреннюю полость, подключенную к управляющему органу, который в свою очередь, соединен с выходным патрубком, при этом запорный орган со стороны, примыкающей к внутренней полости корпуса, сопряжен с упором, жестко связанным со штоком, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения с помощью привода, а с противоположной стороны запорный орган снабжен пружиной сжатия, также имеющей привод.

Еще в большей степени данный технический результат достигается тем, что привод пружины выполнен в виде электромагнита, сердечник которого представляет собой поршень, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения под действием перепада давлений до стопа электромагнита; привод штока выполнен в виде электромотора, управляющий орган выполнен в виде клапана с электромагнитным приводом, входной и выходной патрубки размещены на общей оси, а запорный орган перпендикулярно последней.

На чертеже схематически изображен описываемый запорный клапан, расположенный вертикально.

Запорный клапан содержит корпус 1, который имеет седло 2 для запорного органа 3, выполненного в виде стакана, имеющего на боковой поверхности разгрузочное отверстие 4, а также возвратную пружину 5, поджимающую запорный орган 3 к седлу 2. Стенки корпуса 1 образуют внутреннюю полость 6. Со стороны внутренней полости 6 запорный орган нежестко сопряжен с упором 7, жестко связанным со штоком 8, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения с помощью привода, преимущественно электромотора 9, который прикреплен через стойку 10 к корпусу 1. С противоположной стороны запорный орган снабжен пружиной сжатия 11, которая также снабжена приводом. В оптимальном варианте этот привод выполнен в виде электромагнита, сердечник 12 которого установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения под действием перепада давления между полостью 13, соединенной с внутренней полостью 6 трубопроводами 14, 15, и полостью 16, соединенной с выходным патрубком 17 через полый шток 18. Перемещение сердечника ограничено стопом 19 электромагнита. Между трубопроводами 14 и 15 расположен управляющий орган 20 в виде клапана 21 с электромагнитным приводом 22 и возвратной пружиной 23. Трубопровод 14 может быть сообщен с трубопроводом 15 с помощью байпасной линии 24, имеющей вентиль 25. Электромотор 9 имеет конечный выключатель 26 и связан с системой управления известного типа, обеспечивающей перемещение упора 7 по заданной программе. Корпус снабжен также входным патрубком 27.

Полость 13 сообщена с полостью 16 через отверстие 28, большее, чем отверстие 4. Запорный клапан может быть расположен как вертикально, так и горизонтально, а также под углом.

Работа запорного клапана осуществляется следующим образом.

При обесточенном электромагните 22, электромагните привода пружины 11 и электромотора 9 запорный орган 3 опущен на седло 2, а клапан 21 перекрывает трубопровод 15. Шток 8 находится в произвольном положении. Сердечник 12 отжат от стопа 19 пружиной 11, вентиль 25 закрыт. В полости 6 устанавливается давление, равное давлению рабочей среды во входном патрубке 27. В выходном патрубке 17 давление выхода рабочей среды ниже давления в патрубке 27. Пружина 11 не оказывает силового давления на запорный орган 3, а пружина 5 прижимает затвор к седлу 2. Запорный клапан закрыт.

При включении электромотора 9 его шток 8 вместе с упором 7 выдвигаются к запорному органу 3 до замыкания нижнего концевого выключателя 26. При этом включаются электромагниты 22 и электромагнит пружины 11, давление рабочей среды. Под действием перепада давления сердечник 12 поднимается вверх на стоп 19, взводя пружину 11 до упора, и начинает удерживать ее. Давление в полости 13 благодаря расходу через отверстие 28, имеющее большее сечение, чем отверстие 4, падает. Расход рабочей среды идет по пути: входной патрубок 27, отверстие 4, полость 6, трубопроводы 14, 15 отверстие 28, патрубок 17. В полости 6 устанавливается давление, близкое к давлению выхода, запорный орган 3 разгерметизируется пружиной 11 и поднимается до упора 7. Запорный клапан открыт. Воздействием электромотора на упор 7 можно перемещать затвор 3 от седла или к седлу по заданной программе, изменяя величину прохода между седлом и затвором, тем самым регулируется расход рабочей среды. Для отключения запорного клапана прекращается подача электрического питания на электромагниты и электромотор 9. При этом вентиль 21 перекрывает трубопровод 15, а сердечник 12 возвращается в исходное положение пружиной 11. Через отверстие 5 восстанавливается в полости 6 давление рабочей среды до давления во входном патрубке 27. Пружина 5 возвращает запорный орган 3 на седло 2, а разность давлений в полости 6 и в патрубке 17 вызывает силы прижимающие запорный орган к седлу 2, производя герметизацию запорного органа.

Запорный клапан закрыт.

Как видно из описания работы, в аварийных ситуациях, например при нарушении электропитания, запорный клапан закрывается автоматически.

Запорный клапан предназначен для регулирования расхода рабочей среды. Клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками и запорный орган, образующий со стенками корпуса внутреннюю полость, подключенную к управляющему органу. Последний, в свою очередь, соединен с выходным патрубком. При этом запорный орган со стороны, примыкающей к внутренней полости корпуса, сопряжен с упором. Упор жестко связан со штоком. Шток установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения с помощью привода. С противоположной стороны запорный орган снабжен пружиной сжатия, также имеющей привод. Изобретение позволяет обеспечить регулирование расхода рабочей среды и автоматическое отключение клапана в аварийных ситуациях. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Запорный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и запорный орган, образующий со стенками корпуса внутреннюю полость, подключенную к управляющему органу, который, в свою очередь, соединен с выходным патрубком, при этом запорный орган со стороны, примыкающей к внутренней полости корпуса, сопряжен с упором, жестко связанным со штоком, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения с помощью привода, а с противоположной стороны запорный орган снабжен пружиной сжатия, также имеющей привод. 2. Запорный клапан по п.1, отличающийся тем, что привод пружины выполнен в виде электромагнита, сердечник которого представляет собой поршень, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения под действием перепада давлений до стопа электромагнита. 3. Запорный клапан по п.1, отличающийся тем, что привод штока выполнен в виде электромотора. 4. Запорный клапан по п.1, отличающийся тем, что управляющий орган выполнен в виде клапана с электромагнитным приводом. 5. Запорный клапан по п.1, отличающийся тем, что входной и выходной патрубки размещены на общей оси, а запорный орган перпендикулярно последней.