ЗАПОРНО-ОТСЕЧНОЕ УСТРОЙСТВО ПАССИВНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2017 года по МПК F16K17/22 F16K31/363 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к арматуростроению, конкретно к запорно-отсечной трубопроводной арматуре, и может быть применено в различных технологических системах безопасности, например в блоках АЭС или системах защиты нефтепроводов, преодолевающих подводные переходы.

Известен управляемый клапан в системах защиты теплоэнергетического оборудования (см. патент РФ №116941, кл. F16K 17/22), содержащий корпус с входным и выходными патрубками, запорный элемент и спусковой механизм в виде пневмоцилиндра с поршнем, при этом спусковой механизм связан с системой управления перемещением запорного элемента, система управления перемещением запорного элемента выполнена в виде двойных клапанов и сбросного клапана, при этом двойные клапаны сообщены через дроссели с надпоршневой и подпоршневой полостями пневмоцилиндра спускового механизма и полостью корпуса.

К недостаткам известной конструкции следует отнести ее сложность и низкую надежность устройства.

Известно запорно-отсечное устройство пассивного действия (см. журнал ТПА №2 - 2015 г., с. 74-76 «Отсечной клапан гидравлический II ступени нововоронежской АЭС-2, авторы A.M. Щербаков и др.), прототип, содержащий корпус, седло, перекрываемое тарелкой, управляемой подпружиненным относительно настраиваемого исполнительного механизма поршнем с дросселем, соединяющим полости «над» и «под» поршнем, последняя в свою очередь соединена с настраиваемым управляющим механизмом, соединенным проточным каналом «под» поршневой полостью, а через гидрозатвор - с дренажом.

К недостаткам известной конструкции следует отнести низкую надежность устройства, обусловленную тем, что в настройке на расчетный (при котором должно сработать устройство) перепад давление «над» и «под» поршнем участвуют расчетный диаметр дросселя в поршне, четыре витых пружины, три чувствительных элемента, замок шарикового типа и силы трения в подвижных элементах конструкции.

При изменении гидродинамики проводимой среды срабатывание затвора, настроенного на определенный перепад давления «над» и «под» поршнем, становится проблематичным.

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение надежности работы.

Техническая задача достигается тем, что запорно-отсечное устройство пассивного действия, с входным и выходными каналами, с разделяющим их седлом, взаимодействующим с запирающим элементом управляемым пружинным приводом, работающим от проводимой среды, поступающей в надпоршневую полость гидроцилиндра через два с чувствительными элементами настраиваемых на определенное давление механизма, выходной канал одного из которых соединен с дренажом, чувствительные элементы нормально-открытого и нормально-закрытого настраиваемых механизмов соединены с внутренней полостью корпуса, как равно и входной канал нормально-закрытого настраиваемого механизма, а выходной канал последнего и входной канал нормального-открытого настраиваемых механизмов соединены с безштоковой полостью (пневмо) гидроцилиндра, шток которого через систему рычагов соединен с пружинным приводом, управляющим запирающим элементом, и чувствительные элементы нормально-закрытого и нормально-открытого настраиваемых механизмов настроены соответственно на верхний и нижний пороги диапазона настройки давления, и настраиваемые механизмы и пружинный привод снабжены указателями положений, а последний - сигнализатором конечных положений запирающего элемента.

На фиг. 1 изображено запорно-отсечное устройство пассивного действия в открытом положении; на фиг. 2 изображено запорно-отсечное устройство пассивного действия в закрытом положении; на фиг. 3 изображен вариант запорно-отсечного устройства пассивного действия для «грязных» сред с внешним источником управления, например газом.

Запорно-отсечное устройство состоит из корпуса 1 с входным каналом 2 и выходным каналом 3 с разделяющим их седлом 4, взаимодействующим с запирающим элементом 5, связанным со штоком 6 пружинного привода 7, шарнирная опора 8 которого через систему рычагов 9 соединена со штоком 10 (пневмо) гидроцилиндра 11. При этом безштоковая полость 12 (пневмо) гидроцилиндра 11 соединена трубопроводом 13 с выходным каналом 14 нормально-закрытого настраиваемого механизма 15, а трубопроводом 16 с входным каналом 17 нормально-открытого настраиваемого механизма 18. Внутренняя полость корпуса 1 соединена трубопроводами 19 и 20 соответственно с нижними полостями 21 и 22 нормально-закрытого и нормально-открытого настраиваемых механизмом 15 и 18, содержащих чувствительные узлы 23 и 24. Входной канал 25 нормально-закрытого настраиваемого механизма 15 соединен трубопроводом 26 с внутренней полостью корпуса 1, а выходной канал 27 нормально-открытого настраиваемого механизма 18 соединен с дренажом. Чувствительные узлы 23 и 24 взаимодействуют посредством штоков 28 и 29 и с запирающими элементами 32 и 33, и узлами настройки 30 и 31, настраиваемыми винтами 34 и 35 и снабженными соответственно указателями положения 36 и 37. На крышке (пневмо) гидроцилиндра 11 установлен указатель положения затвора 38 и дистанционно связанный с пультом оператора сигнализатор конечных положений 39.

Запорно-отсечное устройство пассивного действия работает следующим образом.

При рабочем давлении запирающий элемент 5 находится в открытом положении, при этом запирающий элемент 32 нормально-закрытого настраиваемого механизма 15 открывает проход в зону выходного канала 14 и пропускает проводимую среду, поступающую через трубопровод 26 в безштоковую полость 12 (пневмо) гидроцилиндра 11.

В это же время запирающий элемент 33 нормально-открытого настраиваемого механизма 18 закрыт и через трубопровод 16, каналы 17 и 27 безштоковая полость 12 не соединена с дренажом, что обеспечивается настройкой узлов настройки 30 и 31 посредством винтов 34 и 35 на определенный технологический диапазон давлений, ограниченный верхним и нижним порогами.

При понижении давления проводимой среды во внутренней полости 2 корпуса 1 последняя через трубопровод 19 воздействует на настроенный посредством узла настройки 30 на определенное давление чувствительный узел 23 нормально-закрытого настраиваемого механизма 15, и запирающий элемент 32 разъединяет между собой каналы 25 и 14, и отсекает проводимую среду от безштоковой полости 12 (пневмо)гидроцилиндра 11.

Одновременно с этим чувствительный узел 24 под действием проводимой среды, настроенный посредством узла настройки 31 на определенное давление, открывает каналы 26 и 17, тем самым соединяя трубопровод 16, связанный с безштоковой полостью 12 (пневмо) гидроцилиндра 11 с дренажом.

При этом пружинный привод 7 через шарнирную опору 8, систему рычагов 9, шток 10 воздействует на поршень (пневмо) гидроцилиндра и вытесняет из последнего проводимую среду по трубопроводу 16 в дренаж. Одновременно пружинный привод 7 через шток 6 воздействует на запирающий элемент 5, который перекрывает седло 4, разобщая тем самым входной 2 и выходной каналы 3 корпуса 1.

Запорно-отсечное устройство пассивного действия закрыто, о чем визуально отмечено указателем положения 38 и сигналом на пульт оператора от сигнализатора конечных положений 39.

Открытие запорно-отсечного устройства пассивного действия.

При повышении давления проводимой среды во входном канале 2 корпуса 1 последняя по каналу 20 поступает в нижнюю полость 22 нормально-отрытого механизма 18 и через чувствительный узел 24 воздействует на запирающий элемент 33, разобщая каналы 27 и 17, тем самым прекращается слив проводимой среды из безштоковой полости 12 (пневмо) гидроцилиндра 11 в дренаж.

Одновременно с этим проводимая среда по каналу 19 поступает в нижнюю полость 21 нормально-закрытого механизма 15 и через чувствительный узел 23 воздействует на запирающий элемент 32, соединяя каналы 25 и 14, и проводимая среда по трубопроводу 13 поступает в безштокувую полость 12 (пневмо) гидроцилиндра 11.

При понижении давления в полости 12 под действием пружины 7 система рычагов 9, и шток 6, запирающий элемент 5 возвращаются в исходное положение, что отмечается указателями положения 38 и подачей сигнала от сигнализатора конечных положений 39.

В случае применения запорно-отсечного устройства пассивного действия для «грязных» с примесями сред целесообразно применить для управления (пневмо) гидроцилиндром 11, внешний источник управления, например газ от баллона 40 через регулятор 41.

Таким образом, благодаря тому, что запирающий элемент запорно-отсечного устройства пассивного действия через пружинный привод и систему рычагов управляет всего одна безштоковая полость (пневно) гидроцилиндра, связанная трубопроводами с настраиваемыми на определенное технологическое давление сильфонными чувствительными элементами нормально-открытого и нормально-закрытого настраиваемых механизмов, обеспечивается надежное и закрытие и открытие запорно-отсечного устройства пассивного действия посредством проводимой среды, а для «грязных» сред, содержащих примеси, от внешнего источника, например газом от баллона.

А благодаря тому, что компоновочное расположение узлов запорно-отсечного устройства пассивного действия позволяет визуально обозревать с любой стороны указатель положения запирающего элемента, а в купе с наличием указателей положений запирающих элементов нормально-закрытого и нормально-открытого настраиваемых механизмов, а также наличием сигнализатора конечных положений дистанционного действия, передающего соответствующий сигнал на пульт управления оператора (диспетчера), безусловно, повышаются потребительские свойства запорно-отсечного устройства пассивного действия.

Изобретение относится к арматуростроению, к запорно-отсечной трубопроводной арматуре и может быть применено в различных технологических системах безопасности, например в блоках АЭС или системах защиты нефтепроводов, преодолевающих подводные переходы. Запорно-отсечное устройство пассивного действия с входным и выходными каналами, с разделяющим их седлом, взаимодействующим с запирающим элементом управляемым пружинным приводом, работающим от проводимой среды, поступающей в надпоршневую полость гидроцилиндра через два с чувствительными элементами настраиваемых на определенное давление механизма, выходной канал одного из которых соединен с дренажом, чувствительные элементы нормально-открытого и нормально-закрытого настраиваемых механизмов соединены с внутренней полостью корпуса, как равно и входной канал нормально-закрытого настраиваемого механизма, а выходной канал последнего и входной канал нормального-открытого настраиваемых механизмов соединены с безштоковой полостью пневмо-гидроцилиндра, шток которого через систему рычагов соединен с пружинным приводом, управляющим запирающим элементом. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Запорно-отсечное устройство пассивного действия с входным и выходными каналами, с разделяющим их седлом, взаимодействующим с запирающим элементом управляемым пружинным приводом, работающим от проводимой среды, поступающей в надпоршневую полость гидроцилиндра через два с чувствительными элементами настраиваемых на определенное давление механизма, выходной канал одного из которых соединен с дренажом, отличающееся тем, что чувствительные элементы нормально-открытого и нормально-закрытого настраиваемых механизмов соединены с внутренней полостью корпуса, как равно и входной канал нормально-закрытого настраиваемого механизма, а выходной канал последнего и входной канал нормального-открытого настраиваемых механизмов соединены с безштоковой полостью пневмо-гидроцилиндра, шток которого через систему рычагов соединен с пружинным приводом, управляющим запирающим элементом.

2. Запорно-отсечное устройство пассивного действия по п. 1, отличающееся тем, что чувствительные элементы нормально-закрытого и нормально-открытого настраиваемых механизмов настроены соответственно на верхний и нижний пороги диапазона настройки давления.

3. Запорно-отсечное устройство пассивного действия по п. 1, отличающееся тем, что настраиваемые механизмы и пружинный привод снабжены указателями положений, а последний - сигнализатором конечных положений запирающего элемента.