КЛАПАН ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ ЗАПОРНЫЙ Российский патент 2025 года по МПК F16K17/10 F16K1/12 

Область техники

Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к предохранительным запорным клапанам (ПЗК) с рабочим давлением до 16 МПа, предназначенным для автоматического прекращения подачи углеводородных газов к потребителям при повышении или понижении контролируемого давления газа сверх заданных пределов, и может быть использовано в газовой, нефтяной промышленности.

Уровень техники

Из уровня техники известен клапан предохранительный запорный (патент RU 2493463, МПК F16K15/03, F16K17/10, опубл. 20.09.2013), который содержит корпус с входным и выходным патрубками. В корпусе установлен вал с закрепленным на нем подпружиненным поворотным рычагом. На рычаге установлены тарель с уплотнителем и клапан предварительного напуска. На подпружиненном поворотном рычаге закреплено не менее 3-х плоских лепестковых пружин изгиба, взаимодействующих с наружной поверхностью тарели. Тарель вместе с клапаном предварительного напуска взаимосвязана с внутренним кольцом подшипника. Наружное кольцо подшипника установлено в подпружиненном поворотном рычаге.

Однако конструкция клапана имеет следующие недостатки: не обеспечивает его работу при высоких давлениях рабочей среды (свыше 1,6 МПа), так как тарель воспринимает давление всей своей площадью поверхности со стороны входа; сложность изготовления 3-х плоских лепестковых пружин с одинаковой жесткостью, что затрудняет равномерный прижим тарели к входному патрубку; сложность изготовления узла крепления тарели к поворотному рычагу; зависимость работы клапана от наличия электричества.

Известен клапан предохранительный запорный (патент RU 124939, МПК F16K17/36, опубл. 20.02.2013), содержащий корпус с входным и выходным патрубками, рычаг, взаимодействующий с рычагом вал с закрепленным на нем поворотным клапаном, ограничитель поворота рычага и упругий элемент. Оси рычага и вала параллельно разнесены относительно друг друга, а упругий элемент установлен с возможностью воздействия на рычаг в направлении от ограничителя поворота рычага.

Однако конструкция клапана имеет следующие недостатки: не обеспечивает его работу при высоких давлениях рабочей среды (свыше 1,6 МПа), так как поворотный клапан воспринимает давление всей своей площадью поверхности со стороны входа; трудоемкий процесс замены уплотняющего элемента клапана; многоступенчатая связь клапана с механизмом контроля усложняет изготовление, сборку и обслуживание ПЗК, точность срабатывания от изменения контролируемого давления.

Известен клапан предохранительный запорный (патент RU 116943, МПК F16K17/36, опубл. 10.06.2012), содержащий корпус с входным и выходным патрубками, в котором установлен вал с жестко закрепленным на нем подпружиненным поворотным клапаном и выведенный из корпуса через ввод вращения, имеющий корпус в виде круглого фланца, и механизм контроля давления, на штоке которого закреплен ограничитель поворота рычага, соединенного с валом. В него дополнительно введены два шарика, втулка с двумя пазами, местом под ключ и внутренним резьбовым отверстием, втулка с двумя роликами и проточкой для шариков, пружина, кожух с основанием, ключ с пружиной сброса и фасонным винтом, шток и подвижный упор, при этом корпус ввода вращения имеет внешний цилиндрический выступ в виде трубы, в которой выполнены два диаметрально расположенных сквозных отверстия, ось которых перпендикулярна оси вала и в которых размещены шарики, взаимодействующие внутри трубы с пазами втулки, жестко закрепленной на конце вала, а с внешней стороны трубы, взаимодействующие с роликами, закрепленными во втулке, установленной на внешней стороне трубы с возможностью вращения, причем оси пазов и роликов параллельны оси вала, а рычаг выполнен в виде стержня, жестко закрепленного на втулке с роликами и нагруженного пружиной, создающей крутящий момент в направлении ограничителя поворота, устанавливающего рычаг на угол 4-6° от вертикальной оси, а основание кожуха выполнено в виде металлической пластины, концы которой имеют радиусные закругления, при этом один конец пластины закреплен на корпусе клапана, а другой - на механизме контроля давления, кожух же крепится на трех стойках, одна из которых установлена на механизме контроля давления, а две других - на корпусе ввода вращения, при этом на передней поверхности кожуха имеются два отверстия: одно - для выхода втулки с пазами для соединения с ключом, другое - для выхода упора, а в кожухе выполнен паз для выхода штока, жестко закрепленного на втулке с роликами соосно и диаметрально противоположно стержню, при этом перемещение штока ограничено стойками крепления кожуха, шток имеет антиискровое покрытие, а ключ, закрепляемый на втулке с пазами фасонным винтом, взаимодействует с выдвигаемым упором.

Однако конструкция клапана имеет следующие недостатки: не обеспечивает его работу при высоких давлениях рабочей среды (свыше 1,6 МПа), так как поворотный клапан воспринимает давление всей своей площадью поверхности со стороны входа; трудоемкий процесс замены уплотняющего элемента клапана; многоступенчатая связь клапана с механизмом контроля усложняет изготовление, сборку и обслуживание КПЗ, точность срабатывания от изменения контролируемого давления.

Раскрытие сущности

Техническая проблема заключается в разработке клапана предохранительного запорного способного работать при высоких давлениях рабочей среды (свыше 1,6 МПа).

Технический результат заключается в повышении эффективности клапана.

Технический результат достигается тем, что клапан предохранительный запорный, согласно решению, содержит входной и выходной фланцы, между которыми установлен клапан основной, включающий корпус с фланцами, в котором установлены заглушка, направляющая, затвор, нагруженный пружиной, к боковой части корпуса прикреплен механизм взвода, на котором с одной стороны установлен механизм контроля, а с другой стороны, механизм возвратный и ручной дублер, при этом механизм взвода включает горизонтально ориентированный вал со штоком, с установленными на нем втулкой с шариками и кулачком с роликами, шток предназначен для фиксации затвора в заданном положении.

Механизм возвратный и ручной дублер закреплены параллельно друг другу.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 - изображено заявляемое устройство, на фиг. 2 - представлен общий вид основного клапана.

Позициями на чертежах обозначено:

1. механизм контроля;

2. фланец входной;

3. клапан основной;

4. фланец выходной;

5. механизм взвода;

6. ручной дублер;

7. механизм возвратный;

8. штуцер;

9. первый фланец;

10. корпус основного клапана;

11. затвор;

12. пружина;

13. заглушка;

14. второй фланец;

15. направляющая;

16. вал;

17. шток;

18. втулка;

19. шарики;

20. ролики;

21. кулачок.

Осуществление изобретения

Устройство (фиг. 1) содержит фланец входной 2 и фланец выходной 4, между которыми установлен клапан основной 3. На клапане основном 3 закреплен механизм взвода (срабатывания) 5. На корпусе механизма взвода 5 установлены механизм контроля 1, механизм возвратный 7 и ручной дублер 6.

Конструкция клапана основного 3 (фиг. 2) включает в себя первый фланец 9 и второй фланец 14 между которыми установлен корпус 10. В корпусе 10 установлены заглушка 13, направляющая 15, затвор 11, нагруженный пружиной 12.

К боковой части корпуса 10 прикреплен механизм взвода 5, включающий горизонтально ориентированный вал 16 со штоком 17, с установленными на нем втулкой 18 с шариками 19 и кулачком 21 с роликами 20. Шток 17 предназначен для фиксации затвора 11 в заданном положении.

Устройство работает следующим образом.

Клапан основной 3 устанавливают на газопроводе перед регулятором давления газа в горизонтальном, либо в вертикальном положении между фланцами 2 и 4, которые приваривают к трубопроводу. В исходном состоянии клапан основной 3 нормально открыт. Затвор 11, нагруженный пружиной 12, фиксируют в данном положении при помощи штока 17, закрепленного на валу 16. Положение вала 16 фиксируют при помощи шариков 19 (4 шт.), которые находятся в углублениях на валу, и роликов 20 (4 шт.), которые находятся в зацеплении с шариками. Детали позиций 16-21 расположены в механизме взвода 5. При повышении или понижении контролируемого давления газа сверх заданных пределов механизм контроля 1, к которому через импульсный трубопровод подходит контролируемое давление, поворачивает кулачок 21. Шарики 19 и ролики 20 выходят из зацепления, затвор 11 под действием пружины 12 прижимается к заглушке 13 и через шток 17 поворачивает вал 16. Поток газа прекращается. При восстановлении контролируемого давления, вал 16 поворачивают ключом в исходное положение вручную. При помощи штока 17 затвор 11 приходит в исходное положение. Механизм возвратный 7 поворачивает кулачок 21, шарики 19 вступают в зацепление с роликами 20 и фиксируют положение затвора 11. Клапан 3 приведен в рабочее положение.

Для проверки работоспособности клапана 3 нажимают на ручной дублер 6, поворачивают кулачок 21. Шарики 19 и ролики 20 выходят из зацепления и клапан закрывается. Клапан в рабочее положение приводят вручную, вал 16 поворачивают ключом в исходное положение. При помощи штока 17 затвор 11 приходит в исходное положение. Механизм возвратный 7 поворачивает кулачок 21, шарики 19 вступают в зацепление с роликами 20 и фиксируют положение затвора 11. Клапан 3 приведен в рабочее положение.

Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к предохранительным запорным клапанам (ПЗК) с рабочим давлением до 16 МПа, предназначенным для автоматического прекращения подачи углеводородных газов к потребителям при повышении или понижении контролируемого давления газа сверх заданных пределов, и может быть использовано в газовой, нефтяной промышленности. Клапан предохранительный запорный содержит входной и выходной фланцы, между которыми установлен клапан основной, включающий корпус с фланцами, в котором установлены заглушка, направляющая, затвор, нагруженный пружиной, к боковой части корпуса прикреплен механизм взвода, на котором с одной стороны установлен механизм контроля, а с другой стороны - механизм возвратный и ручной дублер, при этом механизм взвода включает горизонтально ориентированный вал со штоком, с установленными на нем втулкой с шариками и кулачком с роликами, шток предназначен для фиксации затвора в заданном положении. Изобретение направлено на повышение эффективности клапана. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Клапан предохранительный запорный, характеризующийся тем, что содержит входной и выходной фланцы, между которыми установлен клапан основной, включающий корпус с фланцами, в котором установлены заглушка, направляющая, затвор, нагруженный пружиной, к боковой части корпуса прикреплен механизм взвода, на котором с одной стороны установлен механизм контроля, а с другой стороны - механизм возвратный и ручной дублер, при этом механизм взвода включает горизонтально ориентированный вал со штоком, с установленными на нем втулкой с шариками и кулачком с роликами, шток предназначен для фиксации затвора в заданном положении.

2. Клапан по п.1, характеризующийся тем, что механизм возвратный и ручной дублер закреплены параллельно друг другу.