Патент на изобретение №2289748

(54) ОТСЕЧНОЙ КЛАПАН

(57) Реферат:

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для предохранения повреждения трубопровода в моменты резкого перепада давления и избежания аварийных ситуаций. Отсечной клапан имеет корпус. В корпусе размещены седло и запорный орган в виде тарелки. Тарелка закреплена рычажным механизмом с серьгой. Серьга зафиксирована защелкой. Защелка выполнена в виде двух разнесенных и взаимодействующих частей. Одна часть расположена на штоке и выполнена в виде бурта. Бурт опоясывает шток в центральной его части. Шток расположен в канале корпуса. Вторая ответная часть защелки размещена на стержне и выполнена в виде упора. Упор закреплен на нем с возможностью поворота. Стержень выполнен протяженным и выходящим за корпус с возможностью соединения с приводом. Стержень имеет в нижней своей части кривошип. Шток и стержень ориентированы перпендикулярно направлению трубопровода и расположены параллельно друг другу с зазором. Величина этого зазора выбрана исходя из рабочей длины упора. На нижнем конце штока выполнен пружинный привод, состоящий из шайбы-упора и пружины, упирающейся с одной стороны в корпус, а с другой в шайбу-упор на штоке. Ниже шайбы-упора установлен шарнир с серьгой. Серьга выполнена с возможностью взаимодействия посредством тарелки со второй серьгой. Последняя выполняет роль рычага, закреплена на тарелке в краевой ее части и сопряжена с тарелкой посредством пружины. Изобретение направлено на повышение надежности работы клапана при уменьшении его габаритов и металлоемкости. 1 ил.

Изобретение относится к области арматуростроения и может быть использовано в газовой и нефтяной промышленности в качестве защитного автоматического средства, используемого для предохранения повреждения трубопровода в моменты резкого перепада давления и избежания аварийных ситуаций.

Известна резервуарная хлопушка (авт. свид. SU №399546), состоящая из корпуса, большого клапана с шарниром и малого клапана с кольцом и шарниром. Ее конструкция отличается надежностью и простотой, а также удобством в эксплуатации. Особенность хлопушки – два механизма взведения, что является целесообразным не для всех эксплуатационных ситуаций.

Известна также быстрозапорная захлопка паровой турбины (патент RU №2180404), содержащая корпус, седло, приводной вал, ведомый рычаг и тарелку, подвешенную в корпусе на ведомом рычаге на приводном вале. Тарелка снабжена седлом разгрузочного клапана, захлопка снабжена ведущим рычагом, надетым на приводной вал, а также гидравлическим приводом с контроллером и двумя сервомоторами, содержащими подпружиненные дифференциальные втулки и тарельчатые клапаны, штоки которых направлены в одну сторону и подсоединены к приводному валу, образующие в приводе кольцевые полости и рабочие камеры сервомоторов, сообщенные между собой каналом, поверхность седла захлопки, взаимодействующая с тарелкой, выполнена с наклоном к осевой линии седла, рычаги имеют паз и выступ, которые в сборе образуют зацеп с двумя упорами и зазором между ними, контроллер снабжен подвижной буксой, соединенной с одним из сервомоторов привода, в расточке буксы установлены пружина и отсечной золотник с двумя межпоршеньковыми полостями, контактирующий со штоком механизма управления контроллером, для чего камера неподпружиненного торца золотника в буксе подключена к маслопроводу масла системы защиты турбины, причем рабочие камеры сервомоторов подключены через первую межпоршеньковую полость отсечного золотника к маслопроводам масла системы защиты турбины и слива масла в маслобак, а кольцевые полости сервомоторов подключены через вторую межпоршеньковую полость отсечного золотника к маслопроводам масла высокого давления и масла системы защиты турбины.

Однако данная конструкция отличается большой сложностью и громоздкостью, имеет малую скорость реакции и, следовательно, срабатывания.

Известна также другая запорная задвижка (патент RU №2204755), содержащая корпус с приваренными седлами, установленный в корпусе клиновой затвор в виде двух самоустанавливающихся тарелок с наружными уплотнительными поверхностями, связанных с поступательно перемещаемым шпинделем, причем между тарелками во взаимных канавках установлено распорное кольцо. Центр внутреннего диаметра распорного кольца смещен к днищу корпуса относительно центра диаметра проходного отверстия седла, причем отношение внутреннего диаметра D1 распорного кольца к диаметру D2 проходного отверстия седла D1/D2=0,7-0,98.

Однако недостатком данной запорной задвижки является малая скорость реакции и, следовательно, скорость срабатывания.

Известен также отсечной запорно-регулирующий клапан (RU №2135873). Он состоит из корпуса, подвижного штока, запорного органа, седла, рычага и двух серег, шарнирно связанных между собой и представляющих собой промежуточный узел. Конструкция клапана позволяет ему сочетать в себе функции 3-х клапанов: отсечного, регулирующего и запорного, а также обеспечивает точность работы.

Однако отсутствие прямоточности может вызывать при больших расходах рабочей среды эффект дросселирования и вибрацию, что ограничивает его применимость.

Известно также устройство для отсечки газа (авт. свид. SU №1310587). Оно содержит корпус, в котором установлен подпружиненный клапан-отсекатель, и латунную трубку с инваровым стержнем. Отличие его – в наличии подвижного штока с ручкой и фиксатором, на одном конце которого расположен клапан-отсекатель, выполненный регулируемым по оси штока с возможностью поворота его вокруг оси.

Однако конструкция не относится к классу прямоточных, что подразумевает наличие изогнутого трубопровода. При большом потоке сквозь клапан вышеизложенное может привести к вибрации и разрушению деталей корпуса. Кроме того, упор защелки имеет продольное перемещение, что приводит к увеличению габаритов.

Известно также устройство для регулирования и защиты при редуцировании давления газа [авт. свид. SU №219487]. Оно состоит из регуляторов первой и второй ступени редуцирования, запорного органа и элементов защиты от превышения давления после второй ступени редуцирования. Отличием данного устройства является то, что в запорный орган встроен усилитель импульса с питанием от давления после первой ступени редуцирования, а измерительная полость запорного органа соединена с линией после первой ступени редуцирования через клапан предельного давления и с линией давления первой ступени через дроссель.

Однако данное решение не рассчитано на защиту объекта в случае понижения давления, что не исключает аварийной ситуации. Дистанционная передача сигнала (импульса) в случае незапланированного происшествия снижает время реакции.

Наиболее близким к заявленному устройству является отсечной мазутный клапан [Защитно-предохранительные устройства нефтегазового оборудования Д.Ф.Гуревич, О.Н.Шпаков, О.Н.Заринский, с.293, Ленинград, “Недра”, 1991].

Оно включает в себя вал, кривошип, одну серьгу, тарелку, седло. На чертеже 11.13 стр.293 не показана защелка и диск, которые выполняют предназначенные обычные функции. Защелка освобождает диск, крепящийся на валу. Вал соединен с кривошипом, который в свою очередь соединен с тарелкой посредством серьги. Тарелка крепится на рычаге, который шарнирно связан с выступом на корпусе, что обеспечивает необходимое положение тарелки в открытом и закрытом положении. Данная конструкция, кроме всего перечисленного, имеет механизм привода, выполненный в виде груза, который крепится на рычаге, связанном с диском.

Однако последнее снижает надежность устройства за счет возможности внешних механических воздействий на механизм привода, поскольку сам привод и защелка вынесены наружу, за пределы корпуса. Кроме того, диск, рычаг, груз увеличивают габариты и металлоемкость клапана, что ограничивает его применение.

Задачей данного изобретения является повышение надежности при уменьшении габаритов и металлоемкости устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что в отсечном клапане, выполненном в виде корпуса и помещенных в него седла и запорного органа в виде тарелки, закрепленной рычажным механизмом с серьгой, зафиксированным защелкой, выполненной в виде двух разнесенных и взаимодействующих частей, последние разнесены одна на шток, размещенный в канале корпуса, и представляет собой бурт, опоясывающий шток в центральной его части, а вторая, ответная часть защелки, размещена на стержне и выполнена в виде упора, закрепленного на нем с возможностью поворота, а стержень выполнен протяженным и выходящим за корпус с возможностью выхода на привод, для чего стержень имеет в нижней своей части кривошип, причем шток и стержень ориентированы перпендикулярно направлению трубопровода и расположены параллельно друг другу с зазором, величина которого выбрана исходя из рабочей длины упора, на нижнем конце штока выполнен пружинный привод, состоящий из шайбы-упора и пружины, упирающейся с одной стороны в корпус, с другой в шайбу-упор на штоке, ниже которой установлен шарнир с серьгой, которая выполнена с возможностью взаимодействия посредством тарелки со второй серьгой, выполняющей роль рычага, закрепленной на тарелке в краевой ее части и сопряженной с тарелкой посредством пружины.

Технико-экономический эффект заключается в том, что в данной конструкции защелка помещена внутрь корпуса, и исключается, тем самым, возможность влияния на нее внешних воздействий. Одновременно это обеспечивает выигрыш и в габаритах всего клапана в целом. Пружинный привод в заявляемом виде в нижней части штока в отличие от груза на рычаге в прототипе еще уменьшает габариты и металлоемкость.

Заявляемое устройство поясняется чертежом, на котором позициями обозначены: 1 – шток, 2, 12 – пружины, 3 – шайба-упор, 4 – упор, 5 – стержень, 6 – бурт, 7 – кривошип, 8, 9 – серьги, 10 – тарелка, 11 – петля корпуса, 13 – рукоятка взвода, 14 – седло.

Отсечной клапан выполнен в виде корпуса, расположенного соосно трубопроводу. Канал отсечного клапана ориентирован перпендикулярно оси трубопровода. Отсечной клапан оснащен защелкой, выполненной в виде двух разнесенных и взаимодействующих частей. Одна из названных частей защелки – шток 1. Он размещен в канале корпуса и имеет пружинный привод, состоящий из пружины 2 и шайбы-упора 3. Пружина 2 упирается с одной стороны в корпус, с другой в шайбу-упор 3, закрепленную на штоке 1. Последний имеет бурт 6, опоясывающий шток 1 в центральной его части. Вторая ответная часть защелки размещена на стержне 5 и выполнена в виде упора 4, закрепленного на указанном стержне с возможностью поворота. Последний выполнен протяженным и выходящим за корпус с возможностью выхода на привод, для чего стержень 5 имеет в нижней своей части кривошип 7. На штоке 1 ниже шайбы-упора 3 установлен шарнир с серьгой 8, которая выполнена с возможностью взаимодействия посредством запорного органа, выполненного в виде тарелки 10, со второй серьгой 9. Последняя выполняет роль рычага и сопряжена с тарелкой 10 в краевой ее части посредством пружины 12. Серьга 9, в свою очередь, связана шарнирно с корпусом посредством жестко закрепленной на корпусе петли 11. Это позволяет иметь возможность герметичного взаимодействия тарелки 10 и седла 14, помещенного в корпус соосно трубопроводу. В противоположной части штока 1 от серьги 8 имеется шарнир, который соединяет шток 1 со средней частью рукоятки взвода 13. Крайняя часть рукоятки взвода 13 связана с корпусом также шарнирно.

Подробное описание работы заявленного устройства.

На шток 1, находящийся в канале корпуса, воздействует пружина 2 посредством шайбы-упора 3, вытягивая шток 1 в направлении к оси трубопровода. Этому противодействует упор 4, который имеет возможность вращения вокруг стержня 5, для чего достаточно приложения усилия на кривошип 7, который имеет отверстие для шарнирного соединения с автоматом-приводом. Применение шарнирно закрепленного стержня 5 позволяет повысить точность срабатывания за счет равномерности прикладываемого усилия на кривошип 7 в сравнении со скачкообразным усилием, получавшимся в мазутном клапане наиболее близкого аналога. Этот же конструктивный прием уменьшает величину усилия на кривошип 7, что позволяет применить более точный и менее мощный автомат-привод. В случае возникновения аварийной ситуации это позволяет вывести из зацепления бурт 6 и упор 4. В этом случае шток 1 начнет перемещаться в направлении к оси трубопровода. Шарнирный механизм, состоящий из штока 1 и серьги 8, в этом случае позволяет тарелке 10 лечь на седло 14 корпуса, которая совершает движение по дуге вокруг шарнира, состоящего из проушины тарелки, находящейся на ее краю, и серьги 9. Последняя, в свою очередь, связана с корпусом посредством петли 11, выступающей из корпуса. В этом случае пружина 12 обеспечивает необходимую кинематику движения, приводящую к закрытию клапана. Взведение происходит за рукоятку взвода 13. В этом случае шток 1 поднимает тарелку 10 посредством серьги 8 и пружина 12 обеспечивает параллельное положение плоскости тарелки и оси трубопровода. Когда бурт 6 выше плоскости упора 4, на кривошип 7 дается команда от управляющего устройства-автомата на возвращение его в исходное положение. Стержень 5 с упором 4 поворачиваются так, чтобы упор 4 зашел под бурт 6. Рукоятку взвода 13 можно отпустить. Клапан взведен.

Формула изобретения

Отсечной клапан, выполненный в виде корпуса и помещенных в него седла и запорного органа в виде тарелки, закрепленной рычажным механизмом с серьгой, зафиксированным защелкой, выполненной в виде двух разнесенных и взаимодействующих частей, отличающийся тем, что последние разнесены одна на шток, размещенный в канале корпуса, и представляет собой бурт, опоясывающий шток в центральной его части, а вторая, ответная часть защелки, размещена на стержне и выполнена в виде упора, закрепленного на нем с возможностью поворота, а стержень выполнен протяженным и выходящим за корпус с возможностью выхода на привод, для чего стержень имеет в нижней своей части кривошип, причем шток и стержень ориентированы перпендикулярно направлению трубопровода и расположены параллельно друг другу с зазором, величина которого выбрана, исходя из рабочей длины упора, на нижнем конце штока выполнен пружинный привод, состоящий из шайбы-упора и пружины, упирающейся с одной стороны в корпус, с другой – в шайбу-упор на штоке, ниже которой установлен шарнир с серьгой, которая выполнена с возможностью взаимодействия посредством тарелки со второй серьгой, выполняющей роль рычага и закрепленной на тарелке в краевой ее части и сопряженной с тарелкой посредством пружины.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 24.03.2007

Извещение опубликовано: 10.07.2008 БИ: 19/2008