АВАРИЙНЫЙ ОТСЕЧНОЙ КЛАПАН

Полезная модель относится к области арматуростроения, в частности к отсечным и запорным устройствам, и может быть использована в системах газовоздухопровода. Аварийный отсечной клапан предназначен для отсекания потока газов в газоходе или дымовой трубе котельных установок энергоблоков ТЭС. Клапаны изготавливаются круглого, прямоугольного и квадратного сечения.
Известен клапан предохранительный запорный содержащий корпус, в котором установлен вал с закрепленным на нем подпружиненным поворотным рычагом, на котором установлена створка с уплотнителем и клапан предварительного напуска. (F16K 15/03 (2006.01) F16K 17/10 (2006.01) Опубликовано: 20.09.2013). Недостатками этого клапана является большой вес устройства. А также не предусмотрена возможность работы от приводного механизма, в исходное положение «Открыто» клапан приводиться вручную.
Известен также клапан содержащий корпус, створку, снабженную механизмом для ее поворота, и несущую балку. SU 1767263 A1 F16K 13/00 Опубликовано: 07.10.92).
Недостатками этого клапана является большой вес устройства. А также то, что для работы переключателя необходимо использование воздуха из машзала и необходимо применение дополнительных клапанов или электровентилятора.
Наиболее близким аналогом по своей сущности и достигаемому результату является клапан газохода компании ООО «КДК-ЭКО», содержащий корпус и в проходном сечении газов поворотную створку с несущей балкой и приваренными ребрами жесткости. (http://kdk-eco.ru/oborudovanie/vspomog/klapanal на дату 30.11.2017 г.), данное техническое решение было выбрано за прототип.
Недостатками этого клапана является большой вес устройства относительно габаритов. Также при работе от электропривода отсутствует возможность работы клапана в аварийном автоматическом режиме.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является снижение массы устройства.
Техническая проблема решается тем, что центральная балка поворотной створки выполнена в виде короба в центральной ее части и двух отрезков труб по краям, в трубах с помощью болтов для штифтования закреплены валы, которые опираются на подшипники скольжения, закрепленные в подшипниковых узлах, причем длина отрезков труб составляет (0,1-0,15) длины балки, а в проходном сечении потока газов клапана установлено несколько поворотных створок, каждая из которых состоит из центральной балки выполненной виде короба в центральной части и двух отрезков труб по краям, в трубах с помощью болтов для штифтования закреплены валы, которые опираются на подшипники скольжения, закрепленные в подшипниковых узлах, причем длина отрезков труб составляет (0,1-0,15) длины балки, крутящий момент от приводного механизма передается на каждую поворотную створку через коромысло, тягу и рычаг, а центр масс каждой поворотной створки смещен относительно оси вала на 50-300 мм за счет применения противовеса, расположенного на каждой поворотной створке по отношению к потоку газа так, чтобы было соблюдено условие неравенства моментов:
Еще одним отличием является то, что поворотные створки выполняются в виде прямоугольников.
Форма короба для центральной части несущей балки выбрана для того, чтобы максимально снизить массовые характеристики клапана, но при этом обеспечив жесткость поворотной створки.
Длина отрезков труб на краях несущей балки поворотной створки выбрана экспериментально с учетом оптимального снижения массовых характеристик клапана, также обеспечивая надежное закрепление валов в поворотной створке.
Применение нескольких поворотных створок позволяет снизить общую массу несущей балки поворотной створки, также обеспечив необходимую жесткость клапана.
Закрепление валов с помощью болтов для штифтования позволяет снизить массу отрезков труб несущей балки, тем самым снизить массовые характеристики клапана.
Применение противовесов, незначительных по массе в конструкции поворотной створки обеспечивает работу клапана в автоматическом режиме, тем самым позволяя работать клапану по назначению. Место расположения противовесов выбирается расчетным путем, для обеспечения максимального уменьшения массовых характеристик устройства.
На фиг. 1а показан общий вид поворотной створки клапана прямоугольного и квадратного сечения, на фиг. 1б показан общий вид поворотной створки клапана круглого сечения, на фиг. 1в показан общий вид с боку поворотных створок клапана, на виде Г показан разрез по валу поворотной створки; на фиг. 2а показан общий вид прямоугольного клапана в состоянии «Закрыто», на фиг. 2б показан общий вид круглого клапана в состоянии «Закрыто»; на фиг. 3 показан общий вид клапана прямоугольного и круглого сечения в состоянии «Открыто»; на фиг. 3 показан общий вид клапана прямоугольного и круглого сечения в состоянии «Открыто автоматически».
Поворотная створка коробчатого типа (фиг. 1) представляет собой лист поворотной створки 1 (фиг. 1) и несущую балку, которая выполнена в виде короба 2 (фиг. 1) в центральной ее части и двух отрезков труб по краям 3 (фиг. 1). Для увеличения момента сопротивления изгибу в поперечном направлении к коробу 2 (фиг. 1) и листу поворотной створки 1 (фиг. 1) приварены ребра жесткости 4-8 (фиг. 1). Для уменьшения аэродинамического сопротивления, при обдуве клапана потоком газов в открытом состоянии, боковые стенки короба 1 (фиг. 1) выполнены под углом. Вторые от края ребра 5 (фиг. 1) приварены с одной стороны к коробу 1 (фиг. 1), с другой стороны к отрезкам труб 3 (фиг. 1).
Ребра 8 (фиг. 1) на противоположной стороне поворотной створки служат с одной стороны для увеличения прочности поворотной створки, с другой стороны как технологическая база для проведения сварочных и расточных работ.
После проведения всех сварочных работ втулки 9 (фиг. 1), которые вварены в отрезки труб 3 (фиг. 1), растачиваются соосно друг другу. В них вставляются валы 10 (фиг. 1), которые затем штифтуются с помощью болтов для штифтования 11 (фиг. 1).
Поворотная створка сбалансирована, без учета противовеса 12 (фиг. 1), расположенного на стойках противовеса 13 (фиг. 1), центр тяжести поворотной створки проходит практически через ее ось, проходящей через валы 10 (фиг. 1). Применение противовеса 12 (фиг. 1) приводит к смещению центра тяжести поворотной створки относительно оси валов 10 (фиг. 1). Это необходимо, чтобы поворотная створка из положения «Открыто приводом» или «Открыто автоматически» переходила в положение «Закрыто».
Аварийный отсечной клапан работает следующим образом.
Поворотные створки 1 и 2 (фиг. 2) устанавливаются в корпусе 7 (фиг. 2) и опираются концами своих валов 1 (фиг. 3) на подшипники скольжения 2 (фиг. 3), расположенные в подшипниковых узлах 3 (фиг. 3).
Валы поворотных створок спроектированы таким образом, что вал поворотной створки с передней стороны установлен жестко во внутреннем кольце подшипника. А вал поворотной створки с задней стороны имеет возможность скользить по внутреннему кольцу подшипника, компенсировав тем самым возможные температурные расширения поворотной створки.
Для открытия клапана в принудительном режиме используется приводной механизм 3 (фиг. 2).
Для перевода клапана в состояние «Открыто приводом» (фиг. 3) и обратно, в состояние «Закрыто» (фиг. 2), приводной механизм 3 (фиг. 2) поворачивает коромысло 4 (фиг. 2) на 90-92°. Через тягу 5 (фиг. 2), коромысло 4 (фиг. 2) поворачивает рычаг 6 (фиг. 2) поворотной створки 1 и 2 (фиг. 2).
Самозакрывание поворотных створок происходит под действием силы тяжести за счет смещения центра массы поворотных створок 1 и 2. (фиг. 3).
Для возможности аварийного автоматического открытия клапана, в случае повышении давления перед клапаном выше установленной величины, предусмотрена конструкция поворотных створок с разными площадями поверхностей, относительно валов поворотных створок (фиг. 3).
В состоянии «Закрыто» (фиг. 2), при повышении давления перед клапаном больше установленной величины, происходит аварийное автоматическое самооткрывание клапана путем поворота поворотных створок. При закрытом клапане, давление действует на всю поверхность поворотной створки, но так как поворотная створка спроектирована со смещением оси валов, относительно поворотной створки в целом, то на одну половину поворотной створки, относительно валов, давление действует с большей силой, чем на другую. Из-за разности сил давления действующего на одну половину поворотной створки и на другую половину, относительно валов, происходит автоматический поворот поворотной створки, и клапан переходит в режим «Открыто автоматически».
Таким образом, при повышении давления выше установленной величины происходит аварийное автоматическое проворачивание поворотных створок.
Возврат в положение «Закрыто» из положения «Открыто автоматически», после сброса избыточного давления, происходит под действием силы тяжести за счет смещения центра массы поворотной створки (фиг. 3).
Для определения текущего положения поворотной створки 1 и 2 (фиг. 2) имеется указательная стрелка 8 (фиг. 2) и шкала 9 (фиг. 2).
Применение данной конструкции аварийного отсечного клапана, по сравнению с аналогичной конструкцией клапана таких же габаритных размеров, позволило снизить вес устройства в 1,2-1,3 раза.