Кран Российский патент 2018 года по МПК F16K5/06 

Описание патента на изобретение RU2644315C1

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к шаровым кранам.

Известны шаровые краны для магистральных газопроводов высокого давления (до 10 МПа) и больших диаметров (до 1400 мм), выпускаемые предприятиями Российской Федерации, например АО «Тяжпромарматура», г. Алексин Тульской области. Кран содержит корпус с входным и выходным патрубками, между которыми в уплотнительных седлах установлена пробка, воспринимающая нагрузку от перепада рабочего давления на седлах. Для поворота пробки на открытие такого крана требуются большие усилия на приводном валу.

В соответствии с действующим на газопроводах регламентом открытие крана осуществляют после выравнивания давления рабочей среды в патрубках крана до приемлемой величины перепада давлений. Для этого перед открытием крана в выходной патрубок подают рабочую среду под давлением, равным или близким давлению рабочей среды во входном патрубке. Такая мера позволяет снизить энергозатраты на управление краном за счет снижения крутящего момента, развиваемого приводом крана. Соответственно, снижается металлоемкость устройства и уменьшается влияние скоростного потока среды на уплотнение в затворе.

Недостатком аналога является то, что из-за герметичности седел давление рабочей среды внутри корпуса крана перед его открытием не снижается до приемлемой величины и перепад давления на каждом из седел крана остается высоким. При этом величина крутящего момента на приводе крана остается значительной, а конструкция крепления элементов уплотнения седел требует существенного усиления.

Указанный недостаток устранен в кране, защищенном патентом RU 75230, МПК F16K 5/06, F16K 5/20, дата публикации - 27.07.2008. Кран-аналог включает корпус, входной и выходной патрубки, седла, поворотный запорный элемент, поворотный привод и дренажный трубопровод, соединяющий внутреннюю полость крана с полостью выходного патрубка. На дренажном трубопроводе установлен запорный клапан малого диаметра. При выравнивании давления в патрубках перед открытием крана сброс или слив рабочей среды из полости корпуса через дренажный трубопровод обеспечивает снятие динамической нагрузки со всех элементов затвора крана. В рабочем положении крана дренажный трубопровод перекрыт.

Недостатками аналога являются односторонняя подача рабочей среды и ручное управление перекрытием дренажного трубопровода.

Прототипом заявляемого устройства является кран двухстороннего действия, защищенный патентом RU 2467233, МПК F16K 1/22, F16K 5/06, F16K 39/06, дата публикации - 20.11.2012. Кран-прототип включает корпус, два патрубка, два седла, два поворотных сегментных запорных элемента, поворотный привод и дренажную линию, соединяющую внутреннюю полость корпуса с полостями патрубков. Кран предназначен для двухсторонней подачи рабочей среды. Дренажная линия включает расположенный на выходе из внутренней полости корпуса запорный клапан нормально открытого действия и два противоположно направленных обратных клапана, обеспечивающих обводное соединение полости корпуса крана с выходным патрубком крана (в зависимости от направления потока рабочей среды в кране). Запорный клапан снабжен приводом, срабатывающим по сигналу от автономного источника питания.

Недостатком прототипа является зависимость срабатывания дренажного запорного клапана от автономного источника питания и наличие отдельной системы управления дренажным запорным клапаном.

Заявляемое устройство решает техническую задачу разгрузки крана от рабочего перепада давления в режиме работы существующих систем управления.

Поставленная задача решена в кране двухстороннего действия, содержащем корпус с седлами для пробки и два патрубка. Патрубки сообщены с полостью корпуса дренажным трубопроводом, который укомплектован управляемым запорным клапаном и разнонаправленными обратными клапанами. Поршневой привод запорного клапана включает нечетное количество поршневых цилиндров одностороннего действия, один из которых предназначен для закрытия запорного клапана и установлен соосно с его выходным звеном, а остальные предназначены для открытия запорного клапана, выполнены одинаковыми и равноудаленными от выходного звена запорного клапана. Выходные звенья всех поршневых цилиндров и запорного клапана связаны между собой и с выходным звеном запорного клапана через общее передаточное звено в виде толкателя. Поршневые цилиндры открытия запорного клапана расположены по отношению к толкателю со стороны запорного клапана. Поршневой цилиндр закрытия запорного клапана расположен с противоположной стороны от толкателя. Рабочие полости половины цилиндров открытия запорного клапана сообщены с одним из патрубков крана, рабочие полости второй половины цилиндров открытия запорного клапана сообщены с другим патрубком крана. Рабочая полость цилиндра закрытия запорного клапана сообщена с обоими патрубками крана через соответствующий обратный клапан либо через элемент «ИЛИ». Поршень цилиндра закрытия запорного клапана нагружен упругим элементом, усилие которого не превышает усилия, развиваемого одним цилиндром открытия запорного клапана. Площадь поршня цилиндра закрытия запорного клапана равняется половине суммарной площади поршней цилиндров открытия запорного клапана. Между корпусом крана и запорным клапаном установлен трехходовой кран, третий патрубок которого соединен со сбросом либо сливом.

Существо заявляемого крана поясняется чертежами, на фиг. 1 которого изображен заявляемый кран в закрытом положении; на фиг. 2 - то же, положение перед открытием крана; на фиг. 3 - то же, положение при проверке герметичности уплотнения седел.

Заявляемый кран двухстороннего действия включает корпус 1 с седлами 2 и 3 для пробки 4 и два патрубка 5 и 6, сообщенных с полостью корпуса 1 дренажным трубопроводом 7. Дренажный трубопровод 7 укомплектован приводным запорным клапаном 8 нормально закрытого действия и обратными клапанами либо элементами «ИЛИ» 9 и 10 для соединения внутренней полости корпуса 1 с одним из патрубков 5 или 6. Запорный клапан 8 включает запорный элемент 11, соединенный штоком 12 с поршневым приводом. Поршневой привод запорного клапана 8 включает нечетное количество (например, три) поршневых цилиндров 13, 14 и 15 одностороннего действия. Поршневой цилиндр 13 включает поршень 16 с выходным звеном (штоком) 17, образующий в цилиндре рабочую полость «А», которая сообщена трубопроводами 18 и 7 с патрубком 5. Поршневой цилиндр 14 включает поршень 19 с выходным звеном (штоком) 20, образующий в цилиндре рабочую полость «Б», которая сообщена трубопроводами 21 и 7 с патрубком 6. Поршневой цилиндр 15 включает поршень 22 с выходным звеном (штоком) 23, образующий в цилиндре рабочую полость «В», которая сообщена трубопроводами 24 и 7 через обратный клапан 9 либо элемент «ИЛИ» с патрубком 5, а через обратный клапан 10 либо элемент «ИЛИ» с патрубком 6. Выходные звенья (штоки) 17, 20 и 23 поршневых цилиндров 13, 14 и 15 связаны со штоком 12 запорного элемента 11 запорного клапана 8 через толкатель 25. Поршневые цилиндры 13 и 14 открытия запорного клапана расположены по отношению к толкателю 25 со стороны запорного клапана 8, а поршневой цилиндр 15 закрытия запорного клапана 8 расположен с противоположной стороны от толкателя 25. Площадь поршня 22 равняется половине суммарной площади поршней 16 и 19 цилиндров открытия 13 и 14 запорного клапана 8.

Поршень 22 нагружен упругим элементом, например пружиной 26. Усилие пружины 26 меньше суммарного усилия, развиваемого поршнями 16, 19 и 22.

Четное количество поршневых цилиндров 13 и 14 с одной стороны от толкателя 25 может быть увеличено с сохранением приведенного выше соотношения площадей поршней в поршневом приводе запорного клапана 8. Между корпусом 1 крана и запорным клапаном 8 может быть установлен трехходовой кран 27, третий патрубок которого соединен со сбросом или сливом.

Заявляемый кран работает следующим образом.

Режим №1 (фиг. 1).

Патрубок 5 - входной, патрубок 6 - выходной. Кран закрыт.

Давление рабочей среды в патрубке 5 равно Рр, давление в патрубке 6 равно нулю. Седло 2 обеспечивает герметичное уплотнение в затворе крана. Рабочая среда под давлением Рр поступает через дренажный трубопровод 7 в рабочую полость «А» поршневого цилиндра 13 и через обратный клапан 9 - в рабочую полость «В» поршневого цилиндра 15. Так как площадь поршня 22 цилиндра 15 превышает площадь поршня 16 цилиндра 13, результирующее усилие от штоков 17 и 23 передается через толкатель 25 на шток 12 запорного клапана 8 и закрывает клапан 8.

Таким образом, в закрытом положении крана дренажный трубопровод 7 перекрыт запорным клапаном 8 и перетекание рабочей среды из патрубка 5 в полость корпуса 1 крана не допускается.

Режим №2 (фиг. 2).

Патрубок 5 - входной, патрубок 6 - выходной. Кран закрыт.

Перед открытием крана в выходной патрубок 6 подается рабочее давление Рр. Давление в патрубках 5 и 6 выравнивается, а давление в полости корпуса 1 крана остается равным нулю. В этом режиме рабочая среда под давлением Рр поступает из патрубков 5 и 6 в рабочие полости «А», «Б» и «В» поршневых цилиндров 13, 14 и 15. Так как суммарная площадь поршней 16 и 19 поршневых цилиндров 13, 14 превышает площадь поршня 22 поршневого цилиндра 15, шток 12 запорного элемента 11 клапана 8 через толкатель 25 преодолевает усилие, развиваемое поршнем 22 цилиндра 15, и усилие пружины 26 и открывает запорный клапан 8. После открытия клапана 8 рабочая среда из дренажного трубопровода 7 под давлением Рр поступает в полость корпуса 1 и уравновешивает седла 2 и 3 крана. Нагрузка на шаровую пробку 4 со стороны седел 2 и 3 снимается, энергозатраты на открытие крана снижаются.

Режим №3 (фиг. 3).

Патрубок 5 - входной, патрубок 6 - выходной. Кран закрыт.

Давление рабочей среды в патрубках 5 и 6 равно Рр. Для подтверждения герметичности уплотнения седел 2 и 3 крана давление в полости корпуса 1 должно быть равно нулю. Для проверки герметичности уплотнения седел 2 и 3 трехходовым краном 27 перекрывают сообщение полости корпуса 1 крана и запорного клапана 8, соединяя полость корпуса 1 со сбросом либо сливом рабочей среды. После сброса давления из полости корпуса 1 по натеканию рабочей среды через седла 2 и 3 определяют фактическую герметичность крана в процессе эксплуатации.

Режим №4.

Патрубок 6 - входной, патрубок 5 - выходной. Кран закрыт.

Давление рабочей среды в патрубке 6 равно Рр, давление в патрубке 5 равно нулю. Седло 3 обеспечивает герметичное уплотнение в затворе крана. Рабочая среда под давлением Рр поступает в рабочую полость «Б» поршневого цилиндра 14 и через обратный клапан либо элемент «ИЛИ» 10 - в рабочую полость «В» поршневого цилиндра 15. Так как площадь поршня 22 цилиндра 15 превышает площадь поршня 19 цилиндра 14, нормально открытый запорный клапан 8 закрывается суммарным усилием, развивающимся на штоках 20 и 23, которые связаны со штоком 12 запорного элемента 11 толкателем 25.

Таким образом, как и в режиме №1, дренажный трубопровод 7 перекрыт запорным клапаном 8 и перетекания рабочей среды в полость корпуса 1 крана не происходит.

Похожие патенты RU2644315C1

название год авторы номер документа
Отсечная задвижка 2016
  • Кузьмин Юрий Константинович
RU2644002C1
ЭЛЕКТРОПНЕВМОКЛАПАН 2009
  • Назаров Валерий Федорович
  • Туртушов Валерий Андреевич
  • Хромых Василий Васильевич
  • Шостак Александр Викторович
RU2415326C2
ПРИВОД РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА 2010
  • Девлеканов Дмитрий Рашидович
  • Девлеканов Рашид Шамильевич
  • Карышев Сергей Иванович
RU2443929C1
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО 2014
  • Вишнев Андрей Владимирович
  • Эйсмонт Вадим Павлович
RU2592662C2
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ СЕДЕЛ ШАРОВОГО КРАНА 2016
  • Мороз Владимир Вадимович
  • Логанов Юрий Дмитриевич
RU2613010C1
ДРЕНАЖНО-УВЛАЖНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА 2013
  • Голубенко Михаил Иванович
RU2533571C1
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН 2005
  • Рыкунич Юрий Николаевич
  • Сломский Виктор Иванович
  • Маркитан Константин Николаевич
RU2302576C2
КЛАПАН ПНЕВМОУПРАВЛЯЕМЫЙ 2023
  • Горин Вячеслав Николаевич
  • Млынаржевская Наталья Сергеевна
  • Плечева Айжан Фанилевна
  • Каширин Анатолий Иванович
  • Смирнова Мария Ивановна
RU2805269C1
ОБРАТНЫЙ КЛАПАН 2000
  • Часовских А.И.
  • Бондарь А.В.
  • Агеев В.В.
  • Скуфинский Ю.И.
  • Каменецкий М.М.
  • Сухоруков В.Н.
  • Имшенецкий М.А.
RU2174633C1
ЗАПОРНЫЙ КЛАПАН 2011
  • Шагинян Олег Михайлович
RU2516086C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 644 315 C1

Реферат патента 2018 года Кран

Изобретение относится к области трубопроводной арматуры. Включает корпус 1 с седлами 2, 3, пробку 4, патрубки 5, 6, дренажный трубопровод 7, запорный клапан 8, обратные клапаны либо элементы «ИЛИ» 9, 10. Клапан 8 включает запорный элемент 11, шток 12. Поршневой привод запорного клапана 8 включает нечетное количество поршневых цилиндров, например 13, 14 и 15 одностороннего действия. Штоки 17, 20 и 23 поршневых цилиндров 13, 14 и 15 связаны со штоком 12 запорного элемента 11 запорного клапана 8 через толкатель 25. Поршневые цилиндры 13 и 14 открытия запорного клапана расположены по отношению к толкателю 25 со стороны запорного клапана 8, а поршневой цилиндр 15 закрытия запорного клапана 8 расположен с противоположной стороны от толкателя 25. Площадь поршня цилиндра закрытия 15 равняется половине суммарной площади поршней цилиндров открытия 13 и 14 запорного клапана 8. Четное количество поршневых цилиндров 13 и 14 с одной стороны от толкателя 25 может быть кратно увеличено. Между корпусом 1 крана и запорным клапаном 8 может быть установлен трехходовой кран 27, третий патрубок которого соединен со сбросом или сливом. Возможность разгрузки крана от рабочего перепада давления в режиме работы существующих систем управления. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 644 315 C1

1. Кран двухстороннего действия, содержащий корпус с седлами для пробки и два патрубка, сообщенных с полостью корпуса дренажным трубопроводом, который укомплектован управляемым запорным клапаном и разнонаправленными обратными клапанами, отличающийся тем, что поршневой привод запорного клапана включает нечетное количество поршневых цилиндров одностороннего действия, один из которых предназначен для закрытия запорного клапана и установлен соосно с его выходным звеном, а остальные предназначены для открытия запорного клапана, выполнены одинаковыми и равноудаленными от выходного звена запорного клапана, выходные звенья всех поршневых цилиндров и запорного клапана связаны между собой и с выходным звеном запорного клапана через общее передаточное звено в виде толкателя, при этом поршневые цилиндры открытия запорного клапана расположены по отношению к толкателю со стороны запорного клапана, а поршневой цилиндр закрытия запорного клапана расположен с противоположной стороны от толкателя, рабочие полости половины цилиндров открытия запорного клапана сообщены с одним из патрубков крана, рабочие полости второй половины цилиндров открытия запорного клапана сообщены с другим патрубком крана, рабочая полость цилиндра закрытия запорного клапана сообщена с обоими патрубками крана через соответствующий обратный клапан либо через элемент «ИЛИ», поршень этого цилиндра нагружен упругим элементом, усилие которого не превышает усилия, развиваемого одним цилиндром открытия запорного клапана, а площадь поршня цилиндра закрытия запорного клапана равняется половине суммарной площади поршней цилиндров открытия запорного клапана.

2. Кран по п. 1, отличающийся тем, что между корпусом крана и запорным клапаном установлен трехходовой кран, третий патрубок которого соединен со сбросом либо сливом.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2644315C1

КЛАПАН 2011
  • Евсиков Владимир Евсеевич
  • Вандышев Сергей Васильевич
RU2467233C2
Устройство для вакуумирования керамических и тому подобных изделий 1947
  • Васильев Н.В.
SU75230A1
А. Ф. Быков 0
SU327354A1
ЦИКЛОН ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ПЫЛЕЙ, ИМЕЮЩИХ НИЗКУЮ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ 1993
  • Елсуков В.К.
  • Семенов С.А.
  • Бондаренко А.В.
RU2091174C1
JP 2009041776 A, 26.02.2009.

RU 2 644 315 C1

Авторы

Горелов Вячеслав Александрович

Кузьмин Юрий Константинович

Даты

2018-02-08Публикация

2016-09-19Подача