КЛАПАН ОТКЛЮЧАЮЩИЙ Российский патент 2004 года по МПК F16K17/02 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в системах газоснабжения в тех случаях, когда недопустим свободный выход рабочей среды в атмосферу при обрыве трубопровода.

Известен отключающий клапан, приведенный в “Справочнике конструктора трубопроводной арматуры”, Д.Ф. Гуревич, О.Н. Шпаков. - Л.: Машиностроение, 1987, стр.139-141, рис.2.106 б (прототип).

Он содержит корпус с седлом, пружину нагружения, в корпусе размещен чувствительный элемент с уплотнительным узлом, имеющий возможность перемещения по направлению движения рабочей среды из исходного положения до посадки уплотнительного узла на седло при увеличении перепада давления на нем выше установленного значения.

Недостатком этого клапана является то, что он требует плавного открытия запорного элемента на входе. При резкой подаче газа, например от электропневмоклапана, возможны ложные срабатывания отключающего клапана ввиду превышения фактического значения перепада давления на чувствительном элементе над установленным.

Сущность изобретения заключается в том, что в результате дополнения известных признаков прототипа у отключающего клапана появляется защита от ложных срабатываний при резком открытии запорного элемента на входе.

Предлагаемый отключающий клапан содержит следующие признаки, общие с прототипом: корпус с седлом, пружину нагружения, в корпусе размещен чувствительный элемент с уплотнительным узлом, имеющий возможность перемещения по направлению движения рабочей среды из исходного положения до посадки уплотнительного узла на седло.

Отличительные существенные признаки изобретения следующие: чувствительный элемент имеет направляющую поверхность в виде полого ступенчатого поршня, обращенного большей ступенью к седлу, а дополнительная полость, образованная ступенями поршня связана с рабочим трактом через дроссель, причем внутренняя полость чувствительного элемента является частью рабочего тракта, а проходное сечение дросселя меньше проходного сечения рабочего тракта.

Преимущество предлагаемого отключающего клапана заключается в расширении функциональных возможностей прототипа. Выполнение чувствительного элемента в виде полого ступенчатого поршня, обращенного большей ступенью к седлу, позволяет за счет разности площадей ступенчатой направляющей поверхности чувствительного элемента установить перепад давления срабатывания, превышающий перепад фактически образующийся при резком открытии запорного элемента на входе отключающего клапана.

Наличие дополнительной полости, образованной ступенями поршня, связанной с рабочим трактом (внутренней полостью чувствительного элемента) через дроссель, проходное сечение которого меньше проходного сечения рабочего тракта, обеспечивает автоматическое снижение перепада давления срабатывания отключающего клапана после стабилизации потока рабочей среды до значения, установленного для разрыва трубопровода.

На чертеже изображен предлагаемый отключающий клапан, разрез в открытом положении.

Клапан имеет корпус 1 с седлом 2, входным 3 и выходным 4 патрубками. В корпусе 1 размещен чувствительный элемент 5 с уплотнительным узлом 6, отжатый пружиной 7 от седла 2. В корпусе 1 имеется выходная полость 8, а также дополнительная полость 9, соединенная с внутренним каналом 10 через дроссель 11.

Отключающий клапан работает следующим образом

В исходном положении чувствительный элемент 5 с уплотнительным узлом 6 отжат пружиной 7 от седла 2 корпуса 1, входной патрубок 3 соединен внутренним каналом 10 чувствительного элемента 5 через выходную полость 8 с выходным патрубком 4, а дополнительная полость 9 соединена с внутренним каналом 10 через дроссель 11. Давление в полостях 8, 9 и внутреннем канале 10 одинаково, равное атмосферному.

При подаче давления рабочей среды во входной патрубок 3 рабочая среда поступает по внутреннему каналу 10 чувствительного элемента 5 и выходной полости 8 через открытое седло 2 корпуса 1 в выходной патрубок 4, одновременно из-за меньшего проходного сечения соединяющего дросселя 11 давление рабочей среды в дополнительной полости 9 по отношению к выходной полости 8 растет медленнее и возникающее при этом усилие воздействия на чувствительный элемент 5 со стороны седла 2 от разности давлений рабочей среды в дополнительной 9 и выходной 8 полостях, а также усилие пружины 7 не позволяют переместить чувствительный элемент 5 с уплотнительным узлом 6 к седлу 2 корпуса 1 и перекрыть поток рабочей среды. В дальнейшем происходит стабилизация расхода рабочей среды, давление в дополнительной полости 9 будет выше давления в выходной полости 8 на величину, определяемую сопротивлением чувствительного элемента 5. При этом чувствительный элемент 5 удерживается в исходном положении только за счет усилия пружины 7, клапан работает как проходной.

При повышении расхода рабочей среды сверх установленного значения (например, обрыве трубопровода) происходит увеличение скорости истечения рабочей среды через седло 2 корпуса 1 и, как следствие, увеличение перепада давления на чувствительном элементе 5. Возникающее при этом усилие воздействия на чувствительный элемент 5 преодолевает усилие пружины 7 и перемещает его по направлению движения рабочей среды до посадки уплотнительного узла 6 на седло 2 корпуса 1, клапан самоблокируется в закрытом положении входным давлением рабочей среды.

Отключающий клапан автоматически возвращается в исходное (открытое) положение при сбросе давления рабочей среды из входного патрубка 3 и дополнительной полости 9 через дроссель 11 или выравнивания давления во входном 3 и выходном 4 патрубках, при этом перемещение чувствительного элемента 5 с уплотнительным узлом 6 от седла 2 происходит усилием сжатой пружины 7.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к арматуростроению, и может быть использовано в системах газоснабжения. Клапан содержит корпус с седлом, пружину нагружения, чувствительный элемент с уплотнительным узлом, имеющим возможность перемещения по направлению движения рабочей среды из исходного положения до посадки уплотнительного узла на седло. Чувствительный элемент имеет направляющую поверхность в виде полого ступенчатого поршня. Большая ступень поршня обращена к седлу. Дополнительная полость, образованная ступенями поршня, связана с рабочим трактом через дроссель. Внутренняя полость чувствительного элемента является частью рабочего тракта. Проходное сечение дросселя меньше проходного сечения рабочего тракта. Изобретение позволяет повысить надежность клапана. 1 ил.

Клапан отключающий, содержащий корпус с седлом, пружину нагружения, чувствительный элемент с уплотнительным узлом, имеющий возможность перемещения по направлению движения рабочей среды из исходного положения до посадки уплотнительного узла на седло, отличающийся тем, что чувствительный элемент имеет направляющую поверхность в виде полого ступенчатого поршня, обращенного большей ступенью к седлу, а дополнительная полость, образованная ступенями поршня, связана с рабочим трактом через дроссель, причем внутренняя полость чувствительного элемента является частью рабочего тракта, а проходное сечение дросселя меньше проходного сечения рабочего тракта.