КЛАПАН ПЕРЕПУСКНОЙ С БЛОКОМ УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК F16K31/00 

Предлагаемое изобретение относится к области арматуростроения, в частности к клапанам для перепуска газа на магистральных газопроводах.

Известны шаровые краны с пробкой в виде шара со сквозным отверстием для прохода среды и уплотнительными кольцами с пневмогидроприводами, обеспечивающими открытие кранов за 30...120 с (см., например, Д.Ф.Гуревич, О.Н.Шпаков «Справочник конструктора трубопроводной арматуры». Л.: «Машиностроение», ЛО, 1987, стр.79...81).

Известен обратный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, седло и запорный орган в виде подвижного диска с направляющей обечайкой (см., например, авт. св. SU 356409 A, МПК F 16 К 15/02, опубл. 23.10.72 г.).

Известны кольцевые клапаны с затвором в виде цилиндра (поршня), перекрывающего седло корпуса и отсекающего при этом кольцевую проточную часть корпуса, с приводным механизмом внутри корпуса в герметизированной полости, управляемым вручную, или электроприводом, или поршневым пневмо- или гидроприводом, размещенным снаружи корпуса клапана или внутри его (см., например, Д.Ф.Гуревич, О.Н.Шпаков «Справочник конструктора трубопроводной арматуры». Л.: «Машиностроение», ЛО, 1987 г., стр.97...106) - прототип.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности систем крановых обвязок компрессоров (например, нагнетателей природного газа магистральных газопроводов), в частности, путем повышения надежности применяемых в этих системах (в условиях высоких давлений газа) перепускных клапанов.

Указанный технический результат достигается тем, что в клапане перепускном с блоком управления с входными и выходными полостями и патрубками, с установленными в нем седлом и внутренним корпусом с подпружиненным запорным поршнем и подпоршневой полостью, с датчиком положения запорного поршня, с блоком управления, с магистралями газа высокого и низкого давлений и пилотного газа и с блоком автоматики согласно изобретению в блоке управления выполнены распределительный трехходовой клапан с электромагнитным приводом, узел регулирования с подпружиненным поршнем и узел запрета проверки клапана перепускного с управляющим поршнем, при этом выходная полость в корпусе клапана перепускного соединена пневмолинией с подпоршневой полостью узла регулирования с подпружиненным поршнем, надпоршневая полость узла регулирования соединена пневмолиниями с первым «выходом» распределительного трехходового клапана и с возможностью запирания поршнем через регулируемый дроссель со сбросной «свечой», второй «выход» распределительного трехходового клапана пневмолинией соединен с подпоршневой полостью внутреннего корпуса клапана перепускного, «вход» распределительного трехходового клапана соединен пневмолинией с «выходом» узла запрета проверки, к первому «входу» которого подведена магистраль пилотного газа, второй «вход» узла запрета проверки клапана перепускного соединен пневмолинией с входной полостью клапана перепускного, которая соединена пневмолинией также с полостью над управляющим поршнем узла запрета проверки клапана перепускного.

Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что в блоке управления выполнены распределительный трехходовой клапан с электромагнитным приводом, узел регулирования с подпружиненным поршнем и узел запрета проверки клапана перепускного с управляющим поршнем, при этом выходная полость в корпусе клапана перепускного соединена пневмолинией с подпоршневой полостью узла регулирования с подпружиненным поршнем, надпоршневая полость узла регулирования соединена пневмолиниями с первым «выходом» распределительного трехходового клапана и с возможностью запирания поршнем через регулируемый дроссель со сбросной «свечой», второй «выход» распределительного трехходового клапана пневмолинией соединен с подпоршневой полостью внутреннего корпуса клапана перепускного, «вход» распределительного трехходового клапана соединен пневмолинией с «выходом» узла запрета проверки, к первому «входу» которого подведена магистраль пилотного газа, второй «вход» узла запрета проверки клапана перепускного соединен пневмолинией с входной полостью клапана перепускного, которая соединена пневмолинией также с полостью над управляющим поршнем узла запрета проверки клапана перепускного.

На чертеже схематично представлен предлагаемый клапан перепускной с блоком управления.

В корпусе 1 собственно клапана перепускного 2 выполнены входные патрубок 3 и полость 4, выходные патрубок 5 и полость 6, внутренний корпус 7 с размещенным в нем подпружиненным через шток 8 пружиной 9 запорным поршнем 10, подпоршневой полостью 11 и торцом 12. В выходном патрубке 5 и на запорном поршне 10 выполнены запорные кромки 13 и 14 соответственно. В корпусах 1, 7 и торце 12 выполнено сверление 15. В блоке управления 16 размещены распределительный трехходовой клапан 17 с электромагнитным приводом 18, узел регулирования 19 с подпружиненным пружиной 20 поршнем 21 со штоком 22 и узел запрета проверки 23 клапана перепускного с управляющим поршнем 24 и запорным клапаном 25. Распределительный трехходовой клапан 17 выполнен с "входом" 26, первым 27 и вторым 28 «выходами», внутренним проходом 29 и запорным клапаном 30. В узле регулирования 19 выполнены также подпоршневая полость 31 и надпоршневая полость 32 с входом 33 и выходом 34, в которой размещена нагружающая поршень 21 пружина 20. Пневмолинией 35, в которой размещен регулируемый дроссель 36, надпоршневая полость 32 через выход 34 соединена со сбросной «свечой». Подпоршневая полость 31 пневмолинией 37 соединена с выходной полостью 6 клапана перепускного 2.

В узле запрета проверки 23 клапана перепускного 2 выполнены надпоршневая полость 38, подпоршневая полость 39, в которой установлена нагружающая поршень 24 пружина 40, первый 41 и второй 42 «входы», «выход» 43 и внутренний проход 44. Входная полость 4 клапана перепускного 2 соединена пневмолинией 45 с полостью 38 и вторым «входом» 42 узла запрета проверки 23 клапана перепускного. К первому «входу» 41 узла 23 подведена магистраль пилотного газа 46, подпоршневая полость 39 пневмолинией 47 соединена со сбросной «свечой», а «выход» 43 соединен пневмолинией 48 с «входом» 26 трехходового клапана 17. Первый «выход» 27 трехходового клапана 17 соединен пневмолинией 49 с входом 33 надпоршневой полости 32 узла регулирования 19, а второй «выход» 28 трехходового клапана 17 соединен пневмолинией 50 и сверлением 15 с подпоршневой полостью 11 клапана перепускного 2. К входной полости 4 клапана перепускного 2 подведена магистраль газа высокого давления 51 (магистраль нагнетания), а к выходной полости 6 подведена магистраль газа низкого давления 52 (магистраль всасывания). Клапан перепускной с блоком управления оснащен также датчиком положения 53 запорного поршня 10 и блоком автоматики 54.

Работает клапан перепускной с блоком управления следующим образом (см. чертеж).

Например, клапан перепускной 2 с блоком управления 16 установлен на магистральном газопроводе между нагнетанием (магистраль газа высокого давления) и всасыванием (магистраль газа низкого давления) нагнетателя (компрессора) природного газа (не показан).

При нормальной работе компрессора (нагнетателя природного газа) клапан перепускной 2 закрыт, то есть запорный поршень 10 своими запорными кромками 14 оперт на запорные кромки 13 выходного патрубка 5. При этом по команде из блока автоматики 54 посредством электромагнитного привода 18 клапан 30 в распределительном трехходовом клапане (РТК) 17 находится в крайне левом положении, т.е. внутренний проход 29 в РТК 17 закрыт, а вход 26 открыт. При этом газ высокого давления (давление нагнетания) из входной полости 4 (подведенный в нее магистралью 51 через патрубок 3) по пневмолинии 45 поступает в надпоршневую полость 38 узла запрета проверки 23, под действием давления нагнетания поршень 24, сжимая пружину 40 (протечки газа из подпоршневой полости 39 по пневмолинии 47 отводятся на свечу), перемещает вниз клапан 25, который запирает при этом первый «вход» 41, к которому подведена магистраль 46 пилотного газа, и открывает внутренний проход 44 внутри узла 23, благодаря чему газ высокого давления по пневмолинии 45, второму «входу» 42, проходу 44, «выходу» 43, пневмолинии 48 и «входу» 26 поступает внутрь трехходового клапана 17 и далее через второй «выход» 28, пневмолинию 50 и сверление 15 в подпоршневую полость 11. Под давлением этого газа запорный поршень 10 с запорными кромками 14 опирается на запорные кромки 13 выходного патрубка 5 (клапан перепускной закрыт). При этом из выходной полости 6 газ низкого давления (давление всасывания), подведенный к ней магистралью 52 через патрубок 5, по пневмолинии 37 поступает в подпоршневую полость 31 узла регулирования 19. В РТК 17 внутренний проход 29 перекрыт клапаном 30 и поэтому в надпоршневой полости 32 узла 19 давление газа отсутствует, поршень 21 в узле 19 находится в верхнем положении, штоком 22 перекрывая выход 34 из полости 32.

При возникновении в компрессоре (нагнетателе природного газа), например, помпажа и, соответственно, необходимости открытия клапана перепускного 2 блок автоматики 54 снимает напряжение с привода электромагнитного 18, клапан 30 переставляется в крайне правое положение и закрывает «вход» 26, при этом внутри трехходового клапана 17 открывается проход 29 и газ из полости 11 под запорным поршнем 10 по пневмолинии 50, «выходам» 28 и 27 клапана 17, пневмолинии 49 и входу 33 узла регулирования 19 поступит в полость 32 узла 19. Под действием давления газа в полости 32 и пружины 20 поршень 21 переместится вниз, при этом шток 22 поршня 21 откроет выход 34 и газ из полости 32 (а значит, и из полости 11 под запорным поршнем 10) по пневмолинии 35 через регулируемый дроссель 36 будет сбрасываться на «свечу». Под действием давления газа в полости 6 (давления всасывания нагнетателя) и пружины 9 (усилие от которой передается на поршень 10 через шток 8) запорный поршень 10 переместится во внутреннем корпусе 7 вправо до упора в торец 12, открыв проход внутри корпуса 1 газу из магистрали 51 (нагнетания) в магистраль 52 (всасывания).

Узел регулирования 19 позволяет посредством регулируемого дросселя 36 и пружины 20 изменять скорость и величину (пропускную способность) открытия клапана перепускного 2 (возможность промежуточного положения запорного поршня 10, без упора в торец 12). Датчик положения 53 выдает сигналы о положении поршня 10 в блок автоматики 54.

При отсутствии давления газа в полости нагнетателя возможно произвести проверку работоспособности клапана перепускного 2. В полости 38 в этом случае также отсутствует давление, поэтому поршень 24 в узле 23 под действием пружины 40 находится в верхнем положении вместе с клапаном 25, который при этом открывает первый «вход» 41 и пилотный газ из магистрали 46 получает возможность доступа (подача пилотного газа в магистраль 46 осуществляется специальным дистанционным узлом - не показан) на «вход» 26 РТК 17. По команде блока автоматики 54 электромагнитный привод 18 переставляет клапан 30 влево, открывая «вход» 26, и пилотный газ по пневмолинии 50 поступает в полость 11. Запорный поршень 10 под действием давления пилотного газа, сжимая пружину 9, перемещается влево до посадки на запорные кромки 13. Затем приводом 18 клапан 30 в РТК 17 переставляется вправо, закрывает «вход» 26 и открывает проход 29. Пилотный газ из полости 11 под запорным поршнем 10 по пневмолинии 50, второму «выходу» 28, проходу 29 и первому «выходу» 27 в РТК 17, пневмолинии 49, входу 33 и выходу 34 в узле 19 и пневмолинии 35 с регулируемым дросселем 36 уходит на свечу. Запорный поршень 10 перемещается вправо до упора в торец 12. Такую операцию «расхаживания» запорного поршня 10 производят несколько раз (перед запуском нагнетателя в работу).

Клапан перепускной с блоком управления предназначен для использования в области арматуростроения. Клапан перепускной содержит блок управления. В последнем выполнены распределительный трехходовой клапан с электромагнитным приводом, узел регулирования с подпружиненным поршнем и узел запрета проверки клапана перепускного с управляющим поршнем. Выходная полость в корпусе клапана перепускного соединена пневмолинией с подпоршневой полостью узла регулирования с подпружиненным поршнем. Надпоршневая полость узла регулирования соединена пневмолиниями с первым «выходом» распределительного трехходового клапана и через регулируемый дроссель со сбросной «свечой». Второй «выход» распределительного трехходового клапана пневмолинией соединен с подпоршневой полостью внутреннего корпуса клапана перепускного. «Вход» распределительного трехходового клапана соединен пневмолинией с «выходом» узла запрета проверки. Обеспечивается повышение надежности систем крановых обвязок компрессоров. 1 ил.

Клапан перепускной с блоком управления, содержащий корпус с входными и выходными полостями и патрубками, с установленными в нем седлом и внутренним корпусом с подпружиненным запорным поршнем и подпоршневой полостью, датчик положения запорного поршня, блок управления, магистрали газа высокого и низкого давлений и пилотного газа и блок автоматики, отличающийся тем, что в блоке управления выполнены распределительный трехходовой клапан с электромагнитным приводом, узел регулирования с подпружиненным поршнем и узел запрета проверки клапана перепускного с управляющим поршнем, при этом выходная полость в корпусе клапана перепускного соединена пневмолинией с подпоршневой полостью узла регулирования с подпружиненным поршнем, надпоршневая полость узла регулирования соединена пневмолиниями с первым «выходом» распределительного трехходового клапана и с возможностью запирания поршнем через регулируемый дроссель со сбросной «свечой», второй «выход» распределительного трехходового клапана пневмолинией соединен с подпоршневой полостью внутреннего корпуса клапана перепускного, «вход» распределительного трехходового клапана соединен пневмолинией с «выходом» узла запрета проверки, к первому «входу» которого подведена магистраль пилотного газа, второй «вход» узла запрета проверки клапана перепускного соединен пневмолинией с входной полостью клапана перепускного, которая соединена пневмолинией также с полостью над управляющим поршнем узла запрета проверки клапана перепускного.