Комбинированный привод двухзапорного клапана Российский патент 2020 года по МПК F16K31/02 F16K31/14 

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, а именно, к трубопроводной арматуре энергетических установок.

Предлагаемый привод может быть использован в энергетических установках, работающих в сложных условиях эксплуатации, например, в составе атомных энергетических установок, к которым предъявляются высокие требования по надежности и ограничению по массогабаритным характеристикам.

К данному типу клапанов предъявляются жесткие требования по экстренному закрытию клапана при возникновении аварийной ситуации.

Известны клапаны, содержащие два запорных органа, управляемые комбинированным приводом (см., например, патент US №2009/0094970 А1 кл. F01N 7/00; патент ФРГ №1904971 кл. F16K 31/04, опубл. 1972 г.).

Известен клапан, содержащий корпус с седлами и взаимодействующими с ними основной и дополнительный запорные органы, управляемые приводами, обеспечивающими их независимое перемещение и расположенными в едином блоке (см., например, авторское свидетельство SU №1137848, кл. F16 11/20, опубл. 1983 г.).

Недостатком является низкая надежность работы клапана и высокие массогабаритные характеристики.

В данном клапане не обеспечена компенсация возможных деформаций рабочих деталей при температурных перепадах рабочей среды в дополнительном приводе, а поршень основного привода имеет сложную конструкцию. В его внутренней полости размещен пакет тарельчатых пружин, используемых в качестве компенсатора усилия, возникающего на штоке при передаче усилия при температурных перепадах рабочей среды в условиях эксплуатации.

Известен комбинированный привод двухзапорной арматуры (см., например, авторское свидетельство SU №1635663, кл. F16K 31/14 от 1987 г.).

Комбинированный привод состоит из привода для управления основным запорным органом и привода для управления дополнительным запорным органом, скомпанованным в едином блоке. Кроме того, привод для управления основным запорным органом выполнен в виде дистанционно управляемого пневмопривода и ручного дублирующего привода, выполненного в виде червячного редуктора, а привод для управления дополнительным запорным органом выполнен в ручном исполнении.

Поршень пневмопривода для управления основным запорным органом выполнен полым, во внутренней полости размещен пакет тарельчатых пружин, обеспечивающих передачу усилия в обоих направлениях: на открытие и на закрытие, а также воспринимает дополнительные нагрузки при температурных изменениях режимов работы при эксплуатации.

Известный комбинированный привод имеет сложную конструкцию основного привода, имеющего множество деталей пневмопривода и дублирующего привода, кинематически связанных между собой, что увеличивает трудоемкость работ при сборке и настройке, а также увеличивает массогабаритные характеристики и снижает надежность своей работы и работы двухзапорного клапана в целом.

Технической задачей является упрощение конструкции комбинированного привода, снижение его массогабаритных характеристик за счет исключения количества комплектующих элементов, упрощения их конструкции и взаимосвязей.

Решение поставленной задачи позволяет повысить надежность работы привода, обеспечить быстроту и точность его работы, а, следовательно, повысить надежность работы двухзапорного клапана. Его компактность в целом позволяет обеспечить быстроту отключения системы установки в аварийных условиях.

Кроме того, снижение массогабаритных характеристик привода позволяет снизить массогабаритные характеристики двухзапорного клапана в целом и расширить диапазон использования.

Указанная задача решается за счет того, что в комбинированном приводе двухзапорного клапана, включающего привод управления основным запорным органом и ручной привод управления дополнительным запорным органом, при этом привод управления основным запорным органом состоит из пневмопривода, имеющего установленный внутри корпуса поршень, связанный со штоком основного запорного органа и с дублирующим приводом, поршень пневмопривода выполнен в виде цельного диска, снабженного со стороны дублирующего привода полым цилиндрическим выступом, во внутренней полости которого размещен нижний конец штока дублирующего привода, а на верхнем конце штока дублирующего привода установлена ходовая гайка, причем расстояние Н между торцем нижнего конца штока дублирующего привода и внутренним торцем полого цилиндрического выступа поршня больше рабочего хода основного запорного органа, определяемого по формуле:

h=h₁+h₂,

где:

h - рабочий ход основного запорного органа;

h₁ - рабочий ход дополнительного запорного органа;

h₂ - рабочий ход основного запорного органа относительно дополнительного запорного органа.

Ходовая гайка выполнена в виде перевернутого стакана с отверстием для размещения штока и установки пакета тарельчатых пружин. Шток дублирующего привода снабжен шлицевой втулкой, взаимодействующей с шлицевым участком корпуса пневмопривода.

Суть технического решения поясняется чертежами, где:

- на фигуре 1 изображен разрез двухзапорного клапана;

- на фигуре 2 изображен разрез комбинированного привода.

Комбинированный привод установлен на корпусе 1 двухзапорного клапана имеющего боковой патрубок 2 подвода рабочей среды и осевой патрубок 3 отвода рабочей среды. В корпусе 1 размещены основной 4 и дополнительный 5 запорные органы, контактирующие с соответствующими седлами и предназначенные для перекрытия циркуляции рабочей среды.

Основной 4 и дополнительный 5 запорные органы размещены в корпусе 1 соосно друг другу и последовательно по отношению к направлению рабочей среды.

Основной запорный орган 4 соединен со штоком 6, расположенным внутри штока 7, на котором закреплен дополнительный запорный орган 5. Между седлами, контактирующими с основным и дополнительным 5 запорными органами, образована полость 8, предназначенная для сбора протечек рабочей среды и сброса ее через патрубок 9.

Управление основным 4 и дополнительным 5 запорными органами осуществляется комбинированным приводом, включающим привод управления основным запорным органом 4 и ручной привод управления дополнительным запорным органом 5.

Привод управления основным запорным органом 4 состоит из пневмопривода 10 и дублирующего привода 11. В корпусе пневмопривода 10 размещен поршень 12, выполненный в виде цельного диска, снабженный со стороны дублирующего привода 11 полым цилиндрическим выступом 13 и жестко закрепленный на штоке 14. Во внутренней полости полого цилиндрического выступа 13 размещен нижний конец штока 15, связывающего пневмопривод 10 с дублирующим приводом 11. На верхнем конце штока 15 установлена ходовая гайка 16, выполненная в виде перевернутого стакана с отверстием для размещения штока 15 и установки тарельчатых пружин 17. Расстояние Н между торцем нижнего конца штока 15 и внутренним торцем полого цилиндрического выступа 13 поршня 12 должно быть больше рабочего хода основного запорного органа и определяемого по формуле:

h=h₁+h₂,

где:

h - рабочий ход основного запорного органа;

h₁ - рабочий ход дополнительного запорного органа;

h₂ - рабочий ход основного запорного органа относительно дополнительного запорного органа.

Ходовая гайка 16 связана с червячной передачей дублирующего привода 11. Поршень 12 со стороны, противоположной цилиндрическому выступу 13, кинематически связан со штоком 6 основного запорного органа 4.

Верхний конец штока 15 дублирующего привода 11 снабжен шлицевой втулкой 18, взаимодействующей с шлицевым участком 19, выполненном в корпусе пневмопривода 10. Выполнение соединения шток 15 - шлицевая втулка 18 - шлицевый участок 19 обеспечивает возможность относительного перемещения указанных деталей и предохраняет шток 15 от проворота.

Ручной привод 20 управления дополнительным запорным органом 5 выполнен в виде расположенной в корпусе червячной передачи 21, обеспечивающей перемещение наружного штока 7.

Комбинированный привод двухзапорного клапана работает следующим образом.

Двухзапорный клапан показан в положении «закрыто» для основного запорного органа 4 при управлении от пневмопривода 10 и в аварийном положении «закрыто» дополнительного органа 5 от ручного привода.

При закрытии клапана от пневмопривода 10, управляющая среда подается в полость над поршнем 12, одновременно из полости под поршнем 12 управляющая среда выходит в атмосферу. Поршень 12 перемещается вниз вместе со штоком 14 и с внутренним штоком 6 до упора основного запорного органа 4 в соответствующее седло корпуса 1.

Перемещение основного запорного органа 4 при управлении от дублирующего привода 11 осуществляется при помощи червячной передачи, при этом ходовая гайка 16 перемещается поступательно вниз и перемещает шток 15 на расстояние Н.

Перемещение дополнительного запорного органа 5 осуществляется при помощи червячной передачи ручного привода 20, обеспечивающей перемещение наружного штока 7 на величину h₂, равную рабочему ходу дополнительного органа 5.

Работа клапана на открытие осуществляется в обратной последовательности.

За счет изменения формы поршня и вынесения пакета тарельчатых пружин за пределы поршня и корпуса пневмопривода упрощается конструкция комбинированного привода, уменьшаются массогабаритные характеристики, что позволяет повысить надежность работы клапана в целом, обеспечить быстроту и точность срабатывания.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к трубопроводной арматуре энергетических установок, и может быть использовано в установках, работающих в сложных условиях эксплуатации, например в составе атомных транспортных установок, к которым предъявляются высокие требования по надежности и ограничению массогабаритных характеристик. Комбинированный привод двухзапорного клапана содержит привод управления основным запорным органом, который состоит из пневмопривода, имеющего установленный внутри корпуса поршень, связанный со штоком основного запорного органа, и содержит дублирующий привод, а также привод управления дополнительным запорным органом. Поршень пневмопривода выполнен в виде цельного диска, снабженного со стороны дублирующего привода полым цилиндрическим выступом, во внутренней полости которого размещен нижний конец штока дублирующего привода, а на его верхнем конце установлена ходовая гайка. Расстояние между торцом нижнего конца штока дублирующего привода и внутренним торцом полого цилиндрического выступа поршня больше рабочего хода основного запорного органа. Ходовая гайка выполнена в виде перевернутого стакана с отверстием для размещения штока и установки пакета тарельчатых пружин. Шток дублирующего привода снабжен шлицевой втулкой, взаимодействующей с шлицевым участком корпуса пневмопривода. Целью изобретения является создание конструкции комбинированного привода двухзапорного клапана, которая позволяет повысить надежность работы привода и двухзапорного клапана в целом за счет обеспечения быстроты и точности срабатывания. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Комбинированный привод двухзапорного клапана, включающий привод для управления основным запорным органом, состоящий из пневмопривода, имеющего установленный внутри корпуса поршень, связанный со штоком основного запорного органа и с дублирующим приводом, и привод управления дополнительным запорным органом, отличающийся тем, что поршень пневмопривода выполнен в виде цельного диска, снабженного со стороны дублирующего привода полым цилиндрическим выступом, во внутренней полости которого размещен нижний конец штока дублирующего привода, а на его верхнем конце установлена ходовая гайка, причем расстояние между торцом нижнего конца штока дублирующего привода и внутренним торцом полого цилиндрического выступа поршня больше рабочего хода основного запорного органа, определяемого по формуле

h=h₁+h₂,

где h - рабочий ход основного запорного органа;

h₁ - рабочий ход дополнительного запорного органа;

h₂ - рабочий ход основного запорного органа относительно дополнительного запорного органа.

2. Комбинированный привод двухзапорного клапана по п. 1, отличающийся тем, что ходовая гайка выполнена в виде перевернутого стакана с отверстием для размещения штока и установки пакета тарельчатых пружин.

3. Комбинированный привод двухзапорного клапана по п. 1, отличающийся тем, что шток дублирующего привода снабжен шлицевой втулкой, взаимодействующей с шлицевым участком корпуса пневмопривода.