КЛАПАН ЗАПОРНЫЙ СИЛЬФОННЫЙ Российский патент 2023 года по МПК F16K1/02 F16K41/10 

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к технологическим системам атомной отрасли, а именно предназначен для перекрытия и регулирования потоков жидких и газообразных, токсичных, взрывоопасных сред в трубопроводах, требующих высокой степени герметичности относительно внешней среды.

Известен сильфонный клапан имеющий камеру с установленным штоком, опирающимся на седло, уплотнительные элементы, сильфон в сборе, привод, крышку, резьбовое зацепление, кольцевое соединение, удерживающее средство (Патент № GB2189872. Опубл. 1990-02-14).

Однако известный сильфонный клапан не позволяет исключить электрохимическую коррозию между корпусом из стали перлитного класса и деталями сильфона в сборе из стали аустенитного класса в связи с наличием механического контакта между ними.

Известен сильфонный клапан, содержащий корпус клапана с расположенным в нем седлом, шпиндель, установленный подвижно и перпендикулярно плоскости седла клапана, соответствующие уплотнительные элементы, крышку клапана, сальниковую втулку, насадку, расположенную в сальниковой втулке, которая может быть запрессована с помощью сальникового винта, окружающего шпиндель внутри корпуса клапана сильфона (Заявка № DE202019003679. Опубл. 2019-10-24).

Однако известный сильфонный клапан не позволяет исключить электрохимическую коррозию между корпусом из стали перлитного класса и деталями сильфона в сборе с приваренной крышкой из стали аустенитного класса в связи с наличием механического контакта между ними.

Известен сильфонный уплотнительный клапан с жесткой плавающей опорой, который содержит корпус клапана, при этом в корпусе клапана расположен шток клапана, в корпусе клапана также расположен сильфон, один конец сильфона закреплен с корпусом клапана, другой конец сильфона закреплен со штоком клапана, внутренний жесткий опорный кольцевой компонент и внешний жесткий опорный кольцевой компонент расположены на периферии сильфона, внутренний жесткий опорный кольцевой компонент прикреплен к внешней поверхности положения между впадинами волн и гребнями волн сильфона, компонент внешнего жесткого опорного кольца расположен на периферии компонента внутреннего жесткого опорного кольца, поверхность внутреннего кольца компонента внешнего жесткого опорного кольца прикреплена к внешним поверхностям гребня волны сильфона, а также внешний компонент жесткого опорного кольца и компонент внутреннего жесткого опорного кольца находятся в посадке с зазором (CN115574099A Опубл. 2023-01-06).

Однако известный сильфонный уплотнительный клапан с жесткой плавающей опорой, не предназначен, в силу своей конструкции, для применения в системах атомной энергетики, так как не позволяет исключить электрохимическую коррозию между корпусом из стали перлитного класса и деталями сильфона в сборе из стали аустенитного класса в связи с наличием механического контакта между ними.

Известен клапан сильфонный, содержащий корпус, снабженный глухим продольным отверстием, соединенным с двумя поперечными сквозными каналами, оси которых расположены со смещением по высоте по отношению друг к другу, втулку, с расположенным в ней подшипником, шток, оснащенный сильфоном, установленный с возможностью перемещения, рукоятку, указатель положения хода, в котором корпус взаимосвязан с одним из концов крышки, выполненной в виде ступенчатой втулки, соединенной с корпусом с помощью стопорной шайбы и пар резьбовых соединений, второй конец крышки соединен со стойкой посредством дополнительного фланца, на котором установлена дополнительная стопорная шайба, соединенная дополнительными парами резьбовых соединений, при этом стойка выполнена в виде ступенчатой втулки по наружной и внутренней поверхности, внутри стойки установлен указатель положения хода, кольцо подкладочное, имеющее возможность контакта с втулкой резьбовой, выполненной в виде стакана, оснащенного ступенчатой наружной поверхностью, на одной из ступеней которой расположен подшипник, закрепленный посредством установочной гайки, зафиксированной штифтами на стойке, в глухом отверстии втулки резьбовой размещена втулка ходовая, соединенная с одним из концов штока, второй конец штока имеет возможность контакта с подпятником, и соединен, с помощью втулки резьбовой, с золотником с наплавкой и седлом, кроме того шток выполнен цельным ступенчатым, корпус оснащен плитой (Патент № RU 2743264. Опубл. 16.02.2021).

Однако известный клапан сильфонный не позволяет исключить электрохимическую коррозию между корпусом из стали перлитного класса и деталями сильфона в сборе из стали аустенитного класса в связи с наличием механического контакта между ними.

Известен клапан сильфонный, содержащий корпус, запорный орган и шток, герметизированный сильфоном, который соединен с корпусом сильфонной втулкой, имеющей одинаковые по длине продолговатые отверстия, вытянутые вдоль оси штока, в штоке, перпендикулярно его оси, установлен штифт, концы которого входят в эти отверстия, при этом продолговатые отверстия выполнены в виде пазов и расположены со стороны нижнего торца сильфонной втулки, которая охватывает сильфон и место соединения штока с запорным органом, расположенное ниже уровня сильфона на длину этих продолговатых пазов, кроме того верхние стенки продолговатых пазов ограничивают рабочий ход клапана в положении “ОТКРЫТО”, а штифт установлен под углом 90° к оси патрубков клапана сильфонного в отверстия в запорном органе и совмещенное с ними отверстие в штоке, которое выполнено вытянутым в направлении сильфона вдоль оси штока так, что образует при нахождении в нем штифта гарантированный зазор (Патент № RU2250404. Опубл. 2005.04.20).

Однако известный клапан не позволяет исключить электрохимическую коррозию между корпусом из стали перлитного класса и деталями сильфона в сборе из стали аустенитного класса в связи с наличием механического контакта между ними.

Задачей настоящего изобретения является расширения арсенала технических средств для технологических систем атомной энергетики.

Технический результат проявляется в исключении электрохимической коррозии между деталями из сталей аустенитного и перлитного класса при эксплуатации клапанов запорных в технологических системах атомной энергетики, а вследствие этого увеличение срока службы изделий.

Поставленный технический результат достигается тем, что в клапане запорном сильфонном содержащим корпус, оснащенный патрубками с отверстиями и центральным патрубком с отверстием, шток, имеющий на конце наконечник соединенный штифтом с золотником, сильфонный узел, стойку, ступицу с рукояткой, элементы крепления, шток соединён с наконечником посредством резьбового соединения, сильфонный узел выполнен из взаимосвязанных сильфона, один конец которого приварен к наконечнику и наружному кольцу, установленному на наконечнике, второй конец сильфона приварен к сильфонной крышке и внутреннему кольцу, стойки расположенной между сильфоном и крышкой, соединенной с корпусом, выполненным из стали перлитного класса, кроме того сильфон, крышка, наконечник, выполнены из стали аустенитного класса, при этом на корпусе установлена стойка, выполненная из легированной стали мартенситного класса, расположенная между сильфоном и крышкой, выполненной в виде стакана, оснащенного на верхнем торце ступенчатым отверстием, уплотнения между корпусом, сильфонной крышкой и стойкой выполнены в виде уплотнительных колец.

Настоящее изобретение поясняют подробным описанием, схемами, на которых:

Фиг. 1 - показывает главный вид клапана запорного сильфонного в разрезе и демонтажным размером, согласно изобретению;

Фиг. 2 - показывает вид слева в разрезе, то же что и на фиг. 1.

Клапан запорный сильфонный содержит корпус 1 (Фиг. 1, 2). Корпус 1 выполнен из стали перлитного класса и оснащён центральным патрубком 2, расположенным под углом и оснащенным центральным отверстием, патрубками 3, 4 расположенными горизонтально. В патрубках 3, 4 выполнены отверстия, имеющие параллельные продольные оси. Наружная поверхность корпуса 1, относительно торца центрального патрубка 2, выполнена цилиндрической и оснащена резьбой. Внутренняя поверхность отверстия в центральном патрубке 2, внутренняя поверхность отверстий в каждом патрубке 3, 4, выполнены ступенчатыми. В отверстии центрального патрубка 2 расположены: седло 5, кольцо 6 и золотник 7. Шток 8 выполнен в виде ступенчатого цилиндра, оснащенного на концах резьбой. Один конец штока 8 соединён, с возможностью вращения, с наконечником 9, выполненным из стали аустенитного класса, посредством отверстия с резьбой. Снаружи на наконечнике 9 установлено кольцо наружное 10. На штоке 8 размещен сильфон 11, выполненный из стали аустенитного класса. Нижняя часть сильфона 11 приварена к наконечнику 9 совместно с кольцом наружным 10. Сильфон 11 расположен внутри стойки 12, выполненной в виде ступенчатой втулки. Стойка 12 выполнена из легированной стали мартенситного класса. Стойка 12 оснащена уплотнительными кольцами: снизу снаружи 13, сверху внутри 14. Стойка 12 оснащена крышкой 15. К крышке 15 и внутреннему кольцу 16 приварен верхний конец сильфона 11. Шток 8 оснащен сквозным отверстием для размещения штифта 17, который фиксирует шток 8 от вращения и позволяет ему выполнять поступательное движение вдоль пазов втулки 18, в которых расположены сферические торцы штифта 17. Крышка 15 сильфона 11 зафиксирована втулкой 18, которая закреплена с помощью крышки 19, выполненной в виде стакана, оснащенного ступенчатыми поверхностями снаружи и внутри. При этом на внутренней поверхности нижнего торца в отверстии крышки 19 выполнена резьба. На верхнем торце крышки 19 выполнено ступенчатое отверстие. В последнем установлена резьбовая втулка 20, на которой крепится ступица 21, с расположенными с противоположных сторон рукоятками 22. Кроме того крышка 19 оснащена винтом 23. Ступица 21 оснащена винтами 24 и 25. Золотник 7 и наконечник 9 соединены штифтом 26.

Клапан запорный сильфонный (далее клапан) работает следующим образом.

Клапан предназначен для перекрытия в основном агрессивных или токсичных потоков рабочей среды (далее поток) в трубопроводе.

Клапан компонуют из предварительно изготовленных элементов. Корпус 1 имеет укороченную цилиндрическую часть, соосную с центральным отверстием (Фиг. 1, 2). Внутреннюю поверхность отверстия в центральном патрубке 2 изготавливают ступенчатой. Ось отверстия центрального патрубка 2 корпуса 1 располагают под углом 90° к осям отверстий, которые выполняют в патрубках 3 и 4. Внутреннюю поверхность каждого патрубка 3, 4 выполняют ступенчатой. Патрубки 3 и 4 располагают в зависимости от расположения трубопровода. При этом диаметр внутренней ступени отверстия каждого патрубка 3, 4 больше, чем диаметр, соединяющийся с диаметром отверстия центрального патрубка 2. Со стороны торца, по наружной поверхности каждого патрубка 3, 4 выполняют технологические угловые кромки. В отверстии центрального патрубка 2 корпуса 1 размещают седло 5. Кольцо 6 крепят в проточке золотника 7. Сильфон 11 нижним концом приваривают к наконечнику 9 совместно с кольцом наружным 10, а верхним концом приваривают к крышке 15 сильфона 14 совместно с внутренним кольцом 16. Наконечник 9 соединяют штифтом 26 с золотником 7. На укороченной цилиндрической части центрального патрубка 2 корпуса 1 размещают стойку 12 на нижнем наружном уплотнительном кольце 13. Затем стойку 12 оснащают внутренним уплотнительным кольцом 14 и устанавливают крышку 15 сильфона 11. В отверстие штока 8 помещают штифт 17 и ввинчивают шток 8 в глухое отверстие наконечника 9. Втулку 18 устанавливают, совмещая пазы со штифтом 17. На верхнюю часть штока 8 накручивают втулку резьбовую 20. На резьбу центрального патрубка 2 корпуса 1 накручивают крышку 19. При затяжке крышки 19 расчётным крутящим моментом обжимают уплотнительные кольца: наружное кольцо 13 и внутреннее кольцо 14. На втулку резьбовую 20 винтами 24 и 25 крепят ступицу 21, с приваренными к ней противоположно расположенными рукоятками 22. Втулку 18 и крышку 19 фиксируют между собой винтом 23

Крышку 19 закрепляют на корпусе 1. Наконечник 9, в процессе работы перемещаеться вверх/вниз сжимая и разжимая сильфон 11.

Для открытия проходного сечения патрубков 3, 4 корпуса 1 клапана и пропуска потока рабочей среды вращают рукоятку 22 против часовой стрелки и через резьбу между втулкой резьбовой 20 и штоком 8, вращательное движение преобразуется в поступательное движение штока 8 и золотника 7. Золотник 7 приподнимается над седлом 5, открывая проходное сечение патрубков 3 и 4, корпуса 1, по которому начинает протекать поток рабочей среды. Сильфон 11 при этом сжимается. Для остановки потока рабочей среды рукоятку 22 вращают в противоположную сторону, т.е. по часовой стрелке.

Сильфон 11 изготавливают в соответствии с ГОСТ Р 55019-2012. Сильфон 11 представляет гибкий элемент, состоящий из нескольких тонких слоёв нержавеющей стали аустенитного класса в форме гофрированной трубки.

Для обеспечения качественной сварки крышку 15 сильфона 11, кольцо наружное 10, кольцо внутреннее 16 и наконечник 9 выполняют обязательно из той же стали, что и сильфон 11, в частности из нержавеющей стали марки 08Х18Н10Т, 06Х18Н10Т или 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632-2014.

Патрубками 3, 4 корпус 1 клапана приваривается к трубопроводу. Для обеспечения качественной сварки корпус 1 должна быть из той же марки стали, что и трубопровод. Поэтому возникает необходимость сочетать корпус 1 из стали перлитного класса с деталями сильфонной сборки из стали аустенитного класса.

Для предотвращения электрохимической коррозии, согласно требованиям заказчиков, запрещено наличие прямого механического контакта деталей из сталей аустенитного и перлитного класса, поэтому между крышкой 19 сильфона 11 и корпусом 1 необходимо установить промежуточную деталь - стойку 12, из легированной стали мартенситного класса, например сталь 20Х13 или 14Х17Н2 ГОСТ 5632-2014. Золотник 7 изготовлен из легированной стали мартенситного класса, чтобы исключить недопустимый контакт материалов. В конструкции клапана запорного сильфонного используют уплотнительное наружное кольцо 13 и уплотнительное внутреннее кольцо 15 из терморасширенного графита (ТРГ) или эластомеров.

Предлагаемое изобретение позволяет расширить арсенал технических средств для технологических систем атомной энергетики.

Предлагаемое изобретение позволяет исключить недопустимые контакты материалов, что обеспечивает необходимый срок службы клапанов запорных сильфонных при использовании в технологических системах атомной энергетики.

Изобретение относится к арматуростроению, и предназначено для перекрытия и регулирования потоков сред в трубопроводах, требующих высокой степени герметичности относительно внешней среды. В клапане запорном сильфонном шток соединен с наконечником посредством резьбового соединения. Сильфонный узел выполнен из взаимосвязанных сильфона, один конец которого приварен к наконечнику и наружному уплотнительному кольцу, установленному на наконечнике, второй конец сильфона приварен к сильфонной крышке и внутреннему уплотнительному кольцу. Втулка расположена между сильфоном и крышкой, соединенной с корпусом, выполненным из стали перлитного класса. Кроме того, сильфон, крышка, наконечник выполнены из стали аустенитного класса. При этом на корпусе установлена стойка, выполненная из легированной стали мартенситного класса, расположенная между сильфоном и крышкой, выполненной в виде стакана. Крышка оснащена на верхнем торце ступенчатым отверстием. Уплотнения между корпусом, сильфонной крышкой и стойкой выполнены в виде уплотнительных колец. Изобретение направлено на исключение электрохимической коррозии между деталями при эксплуатации клапанов запорных в технологических системах атомной энергетики, а вследствие этого на увеличение срока службы изделий, удобство монтажа и демонтажа изделия. 2 ил.

Клапан запорный сильфонный содержит корпус, оснащенный патрубками с отверстиями и центральным патрубком с отверстием, шток, имеющий на конце наконечник, соединенный штифтом с золотником, сильфонный узел, стойку, ступицу с рукояткой, элементы крепления, отличающийся тем, что шток соединён с наконечником посредством резьбового соединения, сильфонный узел выполнен из взаимосвязанных сильфона, один конец которого приварен к наконечнику и наружному кольцу, установленному на наконечнике, второй конец сильфона приварен к сильфонной крышке и внутреннему кольцу, стойки, расположенной между сильфоном и крышкой, соединенной с корпусом, выполненным из стали перлитного класса, кроме того, сильфон, крышка, наконечник выполнены из стали аустенитного класса, при этом на корпусе установлена стойка, выполненная из легированной стали мартенситного класса, расположенная между сильфоном и крышкой, выполненной в виде стакана, оснащенного на верхнем торце ступенчатым отверстием, уплотнения между корпусом, сильфонной крышкой и стойкой выполнены в виде уплотнительных колец.