КЛАПАН Российский патент 2003 года по МПК F16K31/05 

Изобретение относится к арматуростроению, к пассивной арматуре, и может быть использовано в системах трубопроводов на атомных и тепловых станциях, химической и нефтегазовой промышленности.

Известен клапан с пилотным пневмоприводом [1], который содержит корпус с патрубками для входа и выхода рабочей среды, затвор, седло, шток, распределитель пилотного устройства и привод поршня. Пилотный пневмопривод обеспечивает герметичность закрытого затвора, подрыв затвора при достижении давления срабатывания клапана и другие воздействия на затвор.

Недостатком известной конструкции клапана является невозможность проверки работоспособности конструкции при работе и отсутствие элементов, обеспечивающих гашение энергии подвижных элементов при срабатывании клапана. Кроме того, для закрытия клапана используется среда воздуха большого давления с использованием дополнительного устройства в виде распределительного и управляющего устройства, что снижает надежность клапана.

Наиболее близким техническим решением из известных является клапан [2], состоящий из корпуса с седлом, камеры привода, внутри камеры привода и корпуса расположен односторонний поршень со штоком, соединенный подвижно с затвором.

Закрытие затвора клапана обеспечивается поршневым приводом, сжимающим набор тарельчатых пружин, и средой, подаваемой на затвор. Открытие затвора обеспечивается сжатыми пружинами при сбросе давления воздуха.

Недостатком известного клапана является то, что для закрытия клапана и поддержания его в закрытом состоянии используется воздух большого давления вспомогательной системы обеспечения, что повышает капитальные затраты и снижает надежность. Кроме того, недостатком указанного клапана является отсутствие возможности для проверки работоспособности, а также отсутствие демпфера для снижения динамических нагрузок при быстром открытии, а также возможна квитация затвора с образованием течи, что снижает надежность клапана.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности клапана.

Указанный технический результат достигается тем, что клапан, содержащий корпус с седлом, камеру привода, поршень со штоком, затвор, крышку камеры привода с отверстием, верхний торец поршня снабжен винтовым валом, нижний конец которого выполнен с проточкой и буртом на его боковой поверхности, и снабжен упорным подшипником, установленным на бурте, при этом в верхнем торце поршня выполнено глухое ступенчатое отверстие, расположенное на его оси, и в него установлена втулка, в которую вставлен нижний конец винтового вала и закреплен съемной крышкой с установкой регулировочной шайбы и крепежными элементами, а верхний конец винтового вала выполнен с резьбой нарезной и торцем под ключ и закреплен подвижно в отверстии крышки камеры привода и трубе, установленной жестко на ней, причем труба снабжена по крайней мере одним штуцером, установленным в место расположения резьбовой нарезки винтового вала, и в штуцере установлен резьбовой подвижной сектор, взаимодействующий с сердечником электромагнита, которым снабжен клапан и установлен рядом с ним, при этом затвор клапана закреплен подвижно на стержне, установленном в выполненных сквозных отверстиях затвора и штока с гарантированным зазором в отверстиях затвора по отношению к стержню, а затвор на штоке установлен с зазором между ними и поджат по крайней мере одной тарельчатой пружиной, установленной в этот зазор, что является сущностью изобретения.

Предлагается вариант исполнения клапана, заключающийся в том, что шток уплотнен в корпусе с выполнением элементов сальников уплотнения.

Предлагается выполнить шток с выступом, расположенным в средней части штока окружным диаметром меньше внутреннего диаметра корпуса.

Предлагается шток с поршнем выполнить сборным из нескольких разъемных частей.

Предлагается шток снабдить разъемным кольцом, соединенным пружинным кольцом при установке.

Предлагается шток снабдить резьбовой втулкой. Кроме того, предлагается разъемные части штока или штока с поршнем соединить посредством проточки, выполненной около конца штока, и разъемным кольцом, соединенным пружинным кольцом, установленным в проточку штока и глухого ступенчатого отверстия с резьбой, выполненным в торце другой разъемной части штока (поршня), при этом обе разъемные части штока (поршня) соединены резьбовой втулкой до упора с разъемным кольцом и законтрены.

Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображен общий вид клапана, продольный разрез;
на фиг.2 - вариант сальникового уплотнения штока;
на фиг. 3 - выносной элемент А с фиг.1, где показано крепление нижнего конца винтового вала;
на фиг. 4 - выносной элемент Б с фиг.1, где показан вариант сборки разъемных частей штока;
на фиг.5 - выносной элемент В с фиг.1, где показано крепление затвора на штоке клапана.

Клапан (фиг.1) состоит из корпуса 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 рабочей среды 4 и седла 5. Корпус 1 соединен с камерой привода 6 при помощи крепежных элементов 7. Камера привода 6 имеет штуцер 8 для входа воздуха большого давления. Внутри корпуса 1 и камеры привода 6 установлен поршень 9 совместно со штоком 10. Камера привода 6 закрыта крышкой 11 с отверстием 12 при помощи крепежных элементов 13.

Верхний торец 14 поршня 9 снабжен винтовым валом 15, нижний конец которого выполнен с проточкой 16 и буртом 17. Винтовой вал 15 снабжен упорным подшипником 18, установленным на бурте 17. В верхнем торце 14 поршня 9 выполнено глухое ступенчатое отверстие 19, расположенное на его оси 20, и в него установлена втулка 21, в которую вставлен нижний конец винтового вала 15. Винтовой вал 15 закреплен в отверстие 19 при помощи съемной крышки 22, регулировочной шайбы 23 и крепежных элементов 24.

Верхний конец винтового вала 15 выполнен с резьбовой нарезкой 25, например упорной, и торцем 26 под ключ 27 ручного управления, или для подсоединения автоматического управления клапаном, и закреплен подвижно в отверстие 12 крышки 11 и трубе 28, жестко соединенной с крышкой 11, причем труба 28 снабжена по крайней мере одним штуцером 29 в месте расположения резьбовой нарезки 25. В штуцере 29 установлен резьбовой подвижный сектор 30, взаимодействующий с сердечником 31 электромагнита 32, закрепленного на опоре 33 вне клапана к металлоконструкции (не показано). Шток 10 соединен с затвором 34 при помощи стержня 35, установленного в отверстиях 36 затвора 34 с гарантированным зазором 37 и отверстие штока 38.

Затвор 34 на штоке 10 установлен с зазором 39 и поджат по крайней мере одной тарельчатой пружиной 40, установленной в этом зазоре 39 (показаны две тарельчатые пружины).

На фиг. 1 шток 10 уплотнен в корпусе 1 при помощи кольца 41, закрепленного в разъеме корпуса 1, сильфона 42, жестко соединенного с кольцом 41, а также с кольцом 43, установленным на штоке 10.

По варианту исполнения предлагается шток 10 уплотнить при помощи известного сальникового уплотнения (см. фиг.2).

Предлагается шток 10 выполнить с выступом 44 для возможности лучшего центрирования штока 10, возможности изготовления и сборки штока из разъемных частей при помощи разъемного кольца 45, соединенного пружинным кольцом 46, установленным в проточку 47 штока 10 и глухое ступенчатое отверстие 48 с резьбой, выполненное в торце другой разъемной части штока 10.

Разъемные части штока 10 соединены резьбой втулки 49 и законтрены, например, усами 50, выполненными на штоке 10.

Поршень 9 со штоком 10 в камере привода 6 поджат пружиной 51.

Клапан работает следующим образом. При подаче сжатого воздуха большого давления в камеру привода 6 через штуцер 8 под действием давления поршень 9 сжимает пружину 51, шток вместе с затвором 34 опускается на седло 5 и закрывается. Далее затвор 34 удерживается в закрытом положении при помощи пары винт - раздвижная гайка. Раздвижная гайка в предлагаемой конструкции состоит из двух резьбовых подвижных секторов 30, которые находяться в зацеплении с резьбой нарезной 25 винтового вала 15 (на фиг.1 установлено два электромагнита) под действием усилий двух электромагнитов 32.

Давление воздуха на поршень 9 сбрасывается. Открытие клапана происходит пассивно в случае потери электропитания электромагнитов 32.

В этом случае пружины электромагнитов 32 втянут сердечники 31, которые взаимодействуют с резьбовыми подвижными секторами 30, и выведут их из зацепления с винтовым валом 15, и затвор 34 будет открыт под действием пружины 51.

Для устранения возможного ложного срабатывания клапана при потери электропитания до 20 секунд возможна установка в электрическую схему клапана реле времени (не показано).

Клапан имеет возможность проверки срабатывания (открытия), путем выключения электропитания на электромагниты 32 и далее подачи воздуха на закрытие. Эти операции производятся оператором. Кроме того, открытие клапана можно производить в ручную при помощи вращения ключа 27.

Для более надежного закрытия затвора 31 с седлом 5 в конструкции предусмотрены установка тарельчатых пружин 40, которые компенсируют возможные зазоры при закрытии седла 5.

Клапан устанавливается на любом трубопроводе с любыми рабочими средами. Для реактивной рабочей среды возможно изготовление клапана с уплотнением штока при помощи сальникового уплотнения (см. фиг.2).

Применение предлагаемого клапана позволяет повысить надежность и использовать его в системах трубопроводов с пассивным открытием и имеет возможность проверки работоспособности. При срабатывании клапан своими элементами: поршнем 9, штоком 10 с выступом 44 и винтовым валом 15 за счет трения снижает динамические нагрузки.

Источники информации
1. Предохранительный клапан. Д.Ф.Гуревич и др. Арматура ядерных энергетических установок. М.: Атомиздат, 1978, стр.126, рис.5.10 - аналог.

2. Нормально открытый клапан с пневмоприводом. Д.Ф.Гуревич и др. Арматура ядерных энергетических установок. М.: Атомиздат, 1978, стр.77, рис.3.30 - прототип.

Изобретение относится к арматуростроению, к пассивной арматуре и предназначено для использования в системах трубопроводов на атомных и тепловых станциях, химической и нефтегазовой промышленности. Клапан содержит корпус с седлом, камеру привода, поршень со штоком, затвор, крышку камеры привода с отверстием. Верхний торец поршня снабжен винтовым валом. Нижний конец вала выполнен с проточкой и буртом на его боковой поверхности. На бурте установлен упорный подшипник. В верхнем торце поршня выполнено глухое ступенчатое отверстие, расположенное на его оси. В него установлена втулка, в которую вставлен нижний конец винтового вала. Винтовой вал закреплен съемной крышкой с установкой регулировочной шайбы и крепежными элементами. Верхний конец винтового вала выполнен с резьбовой нарезкой и торцем под ключ и закреплен подвижно в отверстии крышки камеры привода и трубе, установленной жестко на ней. Труба снабжена, по крайней мере, одним штуцером, установленным в месте расположения резьбовой нарезки винтового вала. В штуцере установлен резьбовой подвижный сектор. Сектор взаимодействует с сердечником электромагнита, которым снабжен клапан и установлен рядом с ним. Затвор клапана закреплен подвижно на стержне, установленном в выполненных сквозных отверстиях затвора и штока с гарантированным зазором в отверстиях затвора по отношению к стержню. Затвор на штоке установлен с зазором между ними и поджат, по крайней мере, одной тарельчатой пружиной, установленной в этот зазор. Изобретение позволяет повысить надежность работы клапана. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Клапан, содержащий корпус с седлом, камеру привода, поршень со штоком, затвор, крышку камеры привода с отверстием, отличающийся тем, что верхний торец поршня снабжен винтовым валом, нижний конец которого выполнен с проточкой и буртом на его боковой поверхности, и снабжен упорным подшипником, установленным на бурте, при этом в верхнем торце поршня выполнено глухое ступенчатое отверстие, расположенное на его оси, в него установлена втулка, в которую вставлен нижний конец винтового вала и закреплен съемной крышкой с установкой регулировочной шайбы и крепежными элементами, а верхний конец винтового вала выполнен с резьбовой нарезкой и торцем под ключ и закреплен подвижно в отверстии крышки камеры привода и трубе, установленной жестко на ней, причем труба снабжена, по крайней мере, одним штуцером, установленным в месте расположения резьбовой нарезки винтового вала, в штуцере установлен резьбовой подвижный сектор, взаимодействующий с сердечником электромагнита, которым снабжен клапан и установлен рядом с ним, при этом затвор клапана закреплен подвижно на стержне, установленном в выполненных сквозных отверстиях затвора и штока с гарантированным зазором в отверстиях затвора по отношению к стержню, а затвор на штоке установлен с зазором между ними и поджат, по крайней мере, одной тарельчатой пружиной, установленной в этот зазор. 2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что шток уплотнен в корпусе с выполнением элементов сальникового уплотнения. 3. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что шток выполнен с выступом, расположенным в средней части штока с наружным диаметром меньше внутреннего диаметра поршня. 4. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что шток с поршнем выполнен сборным из нескольких разъемных частей.