Клапан двухзапорный Российский патент 2020 года по МПК F16K11/10 

Изобретение относится к арматуростроению, в частности, к двухзапорным клапанам, работающим в составе энергетических установок, характеризующихся сложными условиями эксплуатации, высокими требованиями надежности и максимальными ограничениями массогабаритных характеристик, например, в составе атомных энергетических установок транспортного назначения, в качестве локализующего запорного элемента на паропроводах второго контура.

Под двухзапорным клапаном понимается клапан, в корпусе которого коаксиально размещены два уплотнительных седла, взаимодействующие с запорными устройствами, управляемыми независимыми приводами через телескопические штоки.

Известна конструкция клапана двухзапорного по авторскому свидетельству СССР №373474, F16K 31/143 от 09.03.71 г.

В указанной конструкции два запорных элемента имеют сильфонное уплотнение относительно внешней среды и выполнены в виде цельносоставных цилиндрических деталей, жестко соединенных с телескопически расположенными штоками, управляемыми независимыми приводами.

Такое конструктивное исполнение клапана не обеспечивает самостоятельного центрирования запорных элементов относительно корпуса и самоустановку их уплотнительного поясков относительно уплотнительных седел корпуса, что влечет за собой снижение степени герметичности клапана по затворам в положении «закрыто».

Известен клапан двухзапорный по авторскому свидетельству SU №1635663 А1, F16K 31/17, 17.11.87 г., в котором запорные элементы также выполнены в виде цельносоставных цилиндрических деталей, имеющих сальниковые уплотнения, при этом каждый из них имеет самостоятельное центрирование относительно седел корпуса. Однако и в этой конструкции клапана самоустановка запирающих элементов не обеспечивается, что существенно влияет на степень герметичности затворов в закрытом состоянии клапана в сторону ее снижения.

Наиболее близким прототипом по конструкции является клапан по авторскому свидетельству СССР №1137818, F16K 11/20 от 17.06.85 г.

Данное техническое решение является прототипом для предлагаемой конструкции двухзапорного клапана.

Клапан состоит из двух запорных органов: основного, соединенного с внутренним штоком посредством разъемного соединения, и дополнительного, соединенного с наружным штоком с помощью гибкого элемента, например, сильфона.

К его недостаткам можно отнести следующее:

- угловой перекос штоков при закрытии клапана дополнительным затвором приводит к ухудшению герметизации запорного органа относительно седла корпуса;

- соединение дополнительного запорного органа непосредственно с наружным штоком не способствует самоустановке дополнительного затвора относительно седла корпуса.

Технической задачей является создание клапана двухзапорного, обеспечивающего самоустановку обоих запорных органов относительно седел корпуса при самостоятельном центрировании каждого из запорных органов относительно направляющих поверхностей в корпусе.

Техническим результатом решения поставленной задачи является повышение надежности двухзапорного клапана.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в двухзапорном клапане, содержащем корпус, установленные в корпус соосные седла и взаимодействующие с ними основной и дополнительный запорные органы, соединенные с коаксиально расположенными наружным и внутренним штоками, связанными с приводами, причем соединение дополнительного запорного органа с наружным штоком герметизировано упругой оболочкой, например, сильфоном, соединение дополнительного запорного органа с наружным штоком дополнено опорным кольцом, контактирующим со сферической поверхностью торца выступа промежуточной втулки, жестко и герметично закрепленной на наружном штоке, причем наружная направляющая поверхность промежуточной втулки выполнена контактирующей с внутренней расточкой дополнительного запорного органа, а на торце внутренней расточки наружного штока выполнено уплотнительное седло, взаимодействующее с уплотнительным пояском на внутреннем штоке, образуя дополнительное верхнее уплотнение клапана - по внутреннему штоку.

Общий вид двухзапорного клапана представлен на фигуре 1.

Клапан содержит корпус 1, основной 2 и дополнительный 3 запорные органы, соединенные с коаксиально расположенными внутренним 4 и наружным 5 штоками, управляемыми независимыми приводами.

На торце внутренней расточки наружного штока 5 выполнено уплотнительное седло 6, наплавленное твердым сплавом и имеющее конусную поверхность.

На внутреннем штоке 4 имеется уплотнительный поясок 7, выполненный в виде сферы.

Уплотнительное седло 6 с уплотнительным пояском 7, контактируя между собой при открывании основного запорного органа 2, образуют дополнительное верхнее уплотнение клапана.

Наружный шток 5 снабжен промежуточной втулкой 8, жестко и герметично закрепленной на его опорном бурте 9 сваркой.

На торце промежуточной втулки 9 выполнена сферическая поверхность 10, а ее наружная поверхность является направляющей.

Упорная 10 и направляющая 11 поверхности промежуточной втулки 9 наплавлены твердым сплавом.

Между промежуточной втулкой 8 и дополнительным запорным органом 3 дополнительно установлено опорное кольцо 12, взаимодействующее своим торцем со сферической поверхностью 10 промежуточной втулки 8.

Направляющая поверхность выступа 11 промежуточной втулки 8 взаимодействует с внутренней расточкой дополнительного запорного органа 3.

Соединение дополнительного запорного органа 3 с наружным штоком 5 герметизировано упругой оболочкой, например, сильфоном 13.

Сильфон 13 приварен одним концом к внутренней поверхности промежуточной втулки 8, а другим концом - к внутренней поверхности дополнительного запорного органа 3.

Дополнительный запорный орган 3 снабжен опорной гайкой 14, взаимодействующей своим торцем с буртом 9 наружного штока 5.

Опорная гайка 14 ввернута во внутреннюю расточку дополнительного запорного органа 3 через регулирующую прокладку 15, устанавливающую требуемый зазор между наружным штоком 5 и дополнительным запорным органом 3 для самоустановки последнего относительно седла корпуса 1.

Клапан работает следующим образом.

При необходимости открытия дополнительного запорного органа 3 наружный шток перемещается вверх.

При перемещении наружный шток 5 торцем опорного бурта 9 воздействует на опорную гайку 14, перемещая дополнительный запорный орган 3 вверх и открывая проходное сечение клапана.

При необходимости открытия основного запорного органа 2 внутренний шток 4 совместно с основным запорным органом 2 перемещается вверх, открывая проходное сечение клапана.

При перемещении внутренний шток 4 уплотнительным пояском 7 контактирует с уплотнительным седлом 6 наружного штока 5 с созданием усилия, необходимого для обеспечения герметичности дополнительного верхнего уплотнения - по внутреннему штоку 4.

При закрытии основного затвора клапана основной запорный орган 2 под действием внутреннего штока 4 перемещается до упора своего уплотнительного пояска в уплотнительное седло корпуса 1 с созданием необходимого усилия уплотнения.

При закрытии дополнительного затвора наружный шток 5 воздействует через промежуточную втулку 9, опорное кольцо 12 на дополнительный запорный орган 3, перемещая его до упора в седло корпуса 1 с созданием необходимого усилия уплотнения.

При угловом перекосе наружного штока 5 или при отклонении его относительно оси корпуса 1 при перемещении наличие подвижного соединения промежуточной втулки 9 с опорным кольцом 12 и центрирование наружного штока 5 позволяет дополнительному запорному органу 3 самоустанавливаться относительно уплотнительного седла корпуса 1.

При нахождении запорных органов 2 и 3 в положении «закрыто» клапан обеспечивает двойное перекрытие проходного сечения.

Клапан двухзапорный относится к арматуростроению, в частности к двухзапорным клапанам, работающим в составе энергетических установок, характеризующихся сложными условиями эксплуатации, высокими требованиями надежности, максимальными ограничениями массогабаритных характеристик, например в составе атомных энергетических установок транспортного назначения, в качестве локализующего запорного элемента на паропроводах второго контура. Технический результат, заключающийся в повышении надежности двухзапорного клапана, достигается за счет того, что в двухзапорном клапане, содержащем корпус, установленные в корпус соосные седла и взаимодействующие с ними основной и дополнительный запорные органы, соединенные с коаксиально расположенными наружным и внутренним штоками, связанными с приводами, причем соединение дополнительного запорного органа с наружным штоком герметизировано упругой оболочкой, например сильфоном, соединение дополнительного запорного органа с наружным штоком дополнено опорным кольцом, контактирующим со сферической поверхностью торца выступа промежуточной втулки, жестко и герметично закрепленной на наружном штоке, причем наружная направляющая поверхность промежуточной втулки выполнена контактирующей с внутренней расточкой дополнительного запорного органа, а на торце внутренней расточки наружного штока выполнено уплотнительное седло, взаимодействующее с уплотнительным пояском на внутреннем штоке, образуя дополнительное верхнее уплотнение клапана - по внутреннему штоку. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Клапан двухзапорный, содержащий корпус, установленные в корпусе соосные седла и взаимодействующие с ними основной и дополнительный запорные органы, соединенные с коаксиально расположенными наружным и внутренним штоками, управляемыми независимыми приводами, причем соединение дополнительного запорного органа со штоком герметизировано упругой оболочкой, отличающийся тем, что упругая оболочка соединена со штоком посредством промежуточной втулки, жестко и герметично закрепленной с выступом на наружном штоке и взаимодействующей сферическим торцом с конической поверхностью опорного кольца, дополнительно установленного между дополнительным запорным органом и наружным штоком.

2. Клапан двухзапорный по п. 1, отличающийся тем, что направляющая поверхность промежуточной втулки взаимодействует с внутренней расточкой дополнительного запорного органа.

3. Клапан двухзапорный по п. 1, отличающийся тем, что на торце внутренней расточки наружного штока выполнено уплотнительное седло, взаимодействующее с уплотнительным пояском на внутреннем штоке, образуя дополнительное верхнее уплотнение клапана - по внутреннему штоку.

4. Клапан двухзапорный по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный запорный орган снабжен опорной гайкой с регулирующей прокладкой.

5. Клапан двухзапорный по п. 1, отличающийся тем, что упругая оболочка выполнена в виде сильфона.