Устройство управления приводом клапана для гашения гидравлических ударов Советский патент 1991 года по МПК F16L55/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в нефтехимической промышленности, теп- ловодоснабжении и канализации.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства.

На чертеже схематично представлено предлагаемое устройство управления приводом клапана для гашения гидравлических ударов.

Устройство управления приводом клапана для гашения гидравлических ударов установлено на магистрали 1 с насосом 2 и обратным клапаном 3. Устройство управления приводом клапана для гашения гидравлических ударов содержит емкость 4 с сильфонным разделителем 5 и емкость 6 с сильфонным разделителем 7. Емкости 4 и 6 сообщены друг с другом трубопроводами 8 и 9 через обратный клапан 10с дросселем. Емкость 4 подключена к магистрали 1 до обратного клапана 3 с помощью трубопровода 11 с задвиж- кой 12, а емкость 6 подключена к магистрали 1 после обратного клапана 3 с помощью трубопровода 13 с задвижкой 14.

Емкости 4 и 6 сообщены трубопроводом 15 с внутренней полостью силь- фоиного разделителя 16 клапана 17. Клапан 17 содержит перегородку 18, которая делит его внутреннюю полость на полости 19 и 20, причем полость 2 сообщена с атмосферой отверстием 21. Торец сильфонного разделителя 16 жестко соединен штоком 22 с запорным органом 23 клапана 17. Шток 22 раз,-

25

30

. 35

50

мещен в направляющей втулке 24. Запорный орган 23 отделяет входной 25 патрубок от сливного 26 патрубка. Дифференциальный цилиндр 27 содержит сильфонные разделители 28 и 29, подвижные торцы которых жестко соединены штоком 30. Внутренняя полость разделителя 29 сообщена трубопроводом 31 через обратный клапан 32 с дросселями с емкостью 6, Полость 33 дифференциального цилиндра, расположен1- ная между сильфонными разделителями 28 и 29, сообщена с атмосферой через отверстие 34.

Емкость 6 сообщена трубопроводом 35 с трубопроводами 9 и 15 через обратный клапан 10. За обратным (по потоку) клапаном 3 установлена задвижка 36. Корпус дифференциального цилиндра 27 дополнительно снабжен секцией 37, в которой размещены сильфонные оболочки 38 и 39, жестко связанные со штоком 30. Полость секции 37 сообщена с атмосферой отверстием 40. Полости трубопроводов 9 и 8,42 сообщены через обратный клапан 41 с дросселирующим элементом. Состояние элементов устройства, показанных сплошными линиями, указывает на готовность устройства к работе.

Устройство работает следующим образом.

При выключении насоса 2 давление в магистрали 1 падает и обратный клапан 3 закрывается. При этом давление на участке магистрали 1 до обратного клапана 3, а также в трубопроводе 11 и во внутренней полости еМкости 4 продолжает снижаться, а

на участке магистрали 1 после обратного клапана 3 во входном патдубке под запорным органом 23 клапана 17, в трубопроводе 13 и во внутренней полости емкости 6 после возврата отраженной волны начинает повышаться.

Понижение давления во внутренней полости емкости 4 приводит к понижению давления во внутренних полостях сильфонных разделителей 28,5,38,39 и 16, а также в трубопроводах 42,8, 9,15, соединяющих и полости.

Повышение давления во внутренней полости емкости 6 приводит к повышению давления во внутренних полостях сильфонных разделителей 7 и 29, а также в трубопроводах 35 и 31, соединяющих эти полости. При определенном соотношении давлений в магистрали 1 по обе стороны обратного клапана 3 усилие на запорном органе 23 клапана 17 становится больше усилия на. торец сильфонного разделителя 16, запорный орган 23, передвигаясь вверх, открывает отверстие входного патрубка, вследствие чего начинается сброс жидкости из магистрали 1 после обратного клапана 3. Поскольку силы, действующие на торцы сильфонных разделителей 39 и 38, равны, а соотношения площадей торцов сильфонных разделителей 28 и 29 приняты равными соотношению площадей торцов сильфонного разделителя 16 и запорного органа 23 клапана 17, то вместе с открытием клапана 17 начнется движение вверх торцов, сильфонных разделителей 29,28,38 и 39.

При открытии клапана 17 рабочая жидкость из внутренней полости сильфонного разделителя 16 по трубопроводам 15 и 9 через полость сильфонного разделителя 39 и трубопроводу 8 перетекает во внутреннюю полость сильфонного разделителя 5. При этом сильфонный разделитель 16 сжимается, а разделитель 5 растягивается. Перетекание рабочей жидкости по трубопроводу 8 осуществляется через открытый потоком обратный клапан 41 . Одновременно с открытием клапана 17 и движением торцов сильфонных разделителей 28, 29, 30 и 39 вверх под действием повышенного давления сильфонный разделитель 7 начинает сжиматься выдавливая рабочую жидкость по трубопроводам 35 и 9 через сильфонный разделитель 39 и трубопровод 8 во

15

20

497.066

вяугрринюю полость счльфонного разделителя 5, а по труоопрозбду 21 внутреннюю полость сильфонногс разделителя 29. Обратные клапаны 10 и 32 закрываются потоком : па ре те какие рабочей жидкости происходит через

дроссельные отверстия в этих клапанах.

Ю По мере наполнения рабочей жидкостью снльфонный разделитель 29 растягивается,, При этом растягивается и сильфонный разделитель 38, а разделители 28 и 39 сжимаются. Рабочая жидкость из внутренней полости сильфонного разделителя .39 по трубопроводу 8 перетекает во внутреннюю полость сильфонного разделителя 5, а из внутренней полости разделителя 28 частично во внутреннюю полость разделителе 38, а частично по трубопроводу 42 во внутреннюю полость силь- фокного разделителя 5, После открытия клапана 17 торец сильфонного раздели25 теля 39 плотно перекрывает входное отверстие трубопровода 9, так как сила, действующая на торец сильфонного разделителя 29,больше силы, действующей на торец разделителя 28. Время

30 перекрытия регулируется подбором диаметра отверстия дросселя в обратном клапане 22.

Перекрытие входного отверстия трубопровода 9 во внутренней полости

2с сильфонного разделителя 39 прпюдит к тому, что рабочая жидкость из внутренней полости сильфонного разделителя 7 начинает перетекать во внутреннюю полость сильфонного раздели40 теля 16 клапана 17, повышая в ней давление до его значения в магистрали 1 после обратного клапана 3. Поскольку площадь торца сильфонного разделителя 16 больше площади запор45 ного органа 23 клапана 17, то последний постепенно закрывается и слив жидкости из магистрали 1 прекращается. Время закрытия клапана 17 определяется диаметром отверстия в дрос50 селе обратного клапана 10.

Повышение давления во внутренней полости сильфонного разделителя 16 и в трубопроводе 15 вызывает повышение давления и в трубопроводе 9,- Однако,

55 так как на торцы сильфонных разделителей 28, 38 и 39 с разных сторон действуют практически одинаковые силы, а площадь входного отверстия трубопровода 9 меньше площади торца

16492

сильфонного разделителя 29, то после закрытия клапана 17 трубопровод 9 остается плотно закрытым торцом сильфонного разделителя 39. Положение элементов устройства после закрытия клапана 17 показано на чертеже пунк- тирными линиями.

s При пуске насоса 2 на открытую задвижку на магистрали давление вJQ

ней до обратного клапана 3 повышается, что приводит к открытию обратного клапана 3 и повышению давления в трубопроводе 11 во внутренних подроссельными отверстиями в обратных клапанах 10 и 41, то во внутренней полости сильфонного разделителя 39 с увеличением ее объема понижается давление. Понижение давления также имеет место в трубопроводах 9,15 и во внутренней полости сильфонного разделителя 16 клапана 17. При определенном соотношении давления во внутренней полости сильфонного разделителя 16 и давления в магистрали 1 усилие на запорном органе 23 клапана 17 становится больше усилия

лостях емкости 4, сильфонных раздели- на торец сильфонного разделителя 16,

телей 5,28,38 и 39 и в трубопроводах 42 и 8. Повышение давления во внутренних полостях сильфонных разделителей 28,39 и 38 приведет к тому, что, поскольку площадь торца сильфонного разделителя 28 больше площади торца разделителя 29, усилие на торец разделителя 28 становится больше усилия на торец разделителя 29 и торцы разделителей 28,29, 38 и 39 начнут двигаться вниз. При этом силь- фонные разделители 28 и 39 будут растягиваться, а разделители 29 и 38 сжиматься. Одновременно с движением торцов сильфонных разделителей 38, 39,28 и 29 начнет сжиматься сильфон- ный разделитель 5, выдавливая рабочую жидкость по трубопроводу 42 во внутреннюю полость сильфонного разделителя 28 и по трубопроводу 8 во внутреннюю полость разделителя 39. Обратный клапан 41 закрывается потоком и перетекание рабочей жидкости происходит через дроссельное отверстие в этом клапане. Сжимаясь, силь- фонный разделитель 38 выдавливает рабочую жидкость во внутреннюю полость сильфонного разделителя 28, а разделитель 29 по трубопроводу 31 практически полностью выдавливает рабочую жидкость во внутреннюю полость сильфонного разделителя 7 и лишь незначительную часть по трубопроводам 35 и 9 через дроссельное отверстие в закрываемом потоком обратном клапане 10. Перетекание рабочей жидкости по трубопроводу 31 осуществляется через открытый потоком обратный клапан 32. По мере наполнения рабочей жидкостью сильфон- ньй разделитель 7 растягивается.

Так как перетекание рабочей жидкости во внутреннюю полость сильфонного разделителя 39 ограничивается

20

25

запорный орган 23, передвигаясь вверх, открывает отверстие входного патрубка, вследствие чего начинается сброс жидкости из магистрали 1. При открытии клапана 17 рабочая жидкость из внутренней полости сильфонного разделителя 16 по трубопроводам 15 и 9 перетекает во внутреннюю полость сильфонного разделителя 39.

После открытия клапана 17 движение торцов сильфонных разделителей 28,29,38 и 39 вниз прекращается и рабочая жидкость из внутренней полости сильфонного разделителя 5 по тру30 бопроводу 8 через внутреннюю полость разделителя 39 и по трубопроводам 9 и 15, а также из внутренней полости сильфонного разделителя 7 по трубопроводам 15 и 35 начинает перетекать

35 во внутреннюю полость сильфонного разделителя 16, повышая в ней давление до его значения в магистралях 1. Перетекание рабочей жидкости происходит через дроссельные отверстия в закрытых потоком обратных клапанах, 10 и 41. Так как площадь торца сильфонного разделителя 16 больше площади запорного органа 23 клапана 17, то последний постепенно закрывается и слив жидкости из магистрали 1 прекращается. Время закрытия клапана 17 регулируется подбором диаметра дроссельного отверстия в обратных клапанах 10 и 41 таким образом, чтобы в магистрали 1 не возник вторичный гидравлический удар.

После запуска насоса 2 и открытия обратного клапана 3 давление в магистрали 1 до обратного клапана становится больше давления после обратного клапана на величину потерь в нем и задвижке на магистрали 1. Поэтому после закрытия клапана 17 начнется перетекание рабочей жидкости

40

45

50

55

8

дроссельными отверстиями в обратных клапанах 10 и 41, то во внутренней полости сильфонного разделителя 39 с увеличением ее объема понижается давление. Понижение давления также имеет место в трубопроводах 9,15 и во внутренней полости сильфонного разделителя 16 клапана 17. При определенном соотношении давления во внутренней полости сильфонного разделителя 16 и давления в магистрали 1 усилие на запорном органе 23 клапана 17 становится больше усилия

на торец сильфонного разделителя 16,

на торец сильфонного разделителя 16,

0

5

запорный орган 23, передвигаясь вверх, открывает отверстие входного патрубка, вследствие чего начинается сброс жидкости из магистрали 1. При открытии клапана 17 рабочая жидкость из внутренней полости сильфонного разделителя 16 по трубопроводам 15 и 9 перетекает во внутреннюю полость сильфонного разделителя 39.

После открытия клапана 17 движение торцов сильфонных разделителей 28,29,38 и 39 вниз прекращается и рабочая жидкость из внутренней полости сильфонного разделителя 5 по тру0 бопроводу 8 через внутреннюю полость разделителя 39 и по трубопроводам 9 и 15, а также из внутренней полости сильфонного разделителя 7 по трубопроводам 15 и 35 начинает перетекать

5 во внутреннюю полость сильфонного разделителя 16, повышая в ней давление до его значения в магистралях 1. Перетекание рабочей жидкости происходит через дроссельные отверстия в закрытых потоком обратных клапанах, 10 и 41. Так как площадь торца сильфонного разделителя 16 больше площади запорного органа 23 клапана 17, то последний постепенно закрывается и слив жидкости из магистрали 1 прекращается. Время закрытия клапана 17 регулируется подбором диаметра дроссельного отверстия в обратных клапанах 10 и 41 таким образом, чтобы в магистрали 1 не возник вторичный гидравлический удар.

После запуска насоса 2 и открытия обратного клапана 3 давление в магистрали 1 до обратного клапана становится больше давления после обратного клапана на величину потерь в нем и задвижке на магистрали 1. Поэтому после закрытия клапана 17 начнется перетекание рабочей жидкости

0

5

0

5

9

из внутренней полости сжимающегося сильфонного разделителя 5 по трубопроводу 8, через внутреннюю полость разделителя 39 и по трубопроводам 9 и 35 во внутреннюю полость растягивающегося сильфонного разделителя 7. Обратный клапан 10 при этом открывается потоком жидкости.

Когда торцы сильфонных разделителей 38,39, 28 и 29 начинают двигаться вниз, открывается входное отверстие трубопровода 9 во внутренней полости сильфонного разделителя 39. После открытия входного отверстия трубопровода 9 устройство готово к повторному действию. Это обеспечивается соответствующим подбором объемов внутренних полостей сильфонных разделителей 7 (хранится запас рабочей жидкости) и 5 (могут быть приняты новые порции рабочей жидкости при срабатывании устройства).

Через некоторое время после запуска насоса 2, если устройство не срабатывает повторно,,, вся рабочая жидкость перетекает из полости разделителя 5 во внутреннюю полость разделителя 7 и все элементы устройства занимают исходное положение.

49206Ю

Таким образом, после выключения; насоса и пуске его на открытую яад- вижку устройство автоматически обес- , печивает открытие и закрытие клапана для гашения гидравлических уцаров. При этом обеспечивается готовность устройства к повторному срабатыванию.

Ю Формула изобретения

Устройство управления приводом клапана для гашения гидравлических ударов по авт. св. № 1245792, о т 15 личающееся тем, что, с целью повышения эффективности в работе, устройство снабжено обратным клапаном с дросселирующим элементом, коопус дифференциального цилиндра снабжен

0 дополнительной секцией, в которой размещены сильфонные оболочки, при этом полость секции сообщена с атмосферой, сильфонные оболочки жестко связаны со штоком дифференциального ци5 лнндра, а их полости сообщены с полостью сильфонного разделителя большего диаметра, причем полость силь- фонной оболочки, закрепленной на конце штока, сообщена через обратный

0 клапан с дросселирующим элементом.

Изобретение является усовершенствованием устройства по авт. св. W 1245792 и может быть использовано для защиты трубопроводов от гидравлического удара. Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства. В момент выключения насоса 2 давление в магистрали 1 снк