КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована как автоматическое быстродействующее отсекающее устройство для аварийного перекрытия подачи по трубопроводам горючих взрывоопасных веществ (газ, жидкость, смеси).
Известен клапан, содержащий корпус с рабочей полостью, заслонку, стыкуемую при помощи шарнирного соединения, расположенного в рабочей полости, с поворотным механизмом, а также пружину, находящуюся в полости регулировочного корпуса, и шток, выполненный дифференциальным. В регулировочном корпусе выполнен пневмоканал с возможностью обеспечения последним равного давления на торцы дифференциального штока. Причем площадь торца дифференциального штока в полости регулировочного корпуса меньше, чем площадь дифференциального штока в рабочей полости. Дифференциальный шток связан с заслонкой посредством рычагов, расположенных в рабочей полости (см. патент РФ №2176046, МПК F 16 K 17/04, F 16 K 15/03, опубл. 20.11.01 г.).
Недостатком данной конструкции является ненадежность ее работы, так как данная система может не сработать, если произошел аварийный прорыв магистрали, но при этом нет значительного снижения давления в магистрали, или наоборот, конструкция может ложно сработать при уменьшении давления рабочего тела, если при этом даже нет аварийного прорыва в магистрали.
Известна система защиты скважины и магистральных трубопроводов, включающая клапан-отсекатель с основным клапаном и клапан обратного потока, клапан-отсекатель снабжен следящей системой и приводом основного клапана. При этом привод имеет шток, поршень, поршень демпфера, а следящая система содержит пружину регулирования. Клапан обратного потока выполнен в виде корпуса, седла и клапана с крылом, взаимодействующего с седлом корпуса при прекращении движения потока рабочего тела за счет собственного веса или обратного потока и собственного веса, а перекрытие потока рабочего тела основным клапаном клапана-отсекателя осуществляется следящей системой и поршнем привода. Данная конструкция обеспечивает повышение надежности системы за счет возможности перекрытия доступа рабочего тела к месту аварии клапаном-отсекателем и клапаном обратного
потока (см. патент РФ №2135745, МПК Е 21 В 43/00, Е 21 В 43/12, опубл. 27.08.99 г.).
Недостатком данного устройства является сложность конструкции, возможность прорыва уплотнения поршня.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели, прототипом, является клапан проходной запорный электромагнитный, содержащий корпус, затвор, ручной привод, электромагнитный привод, содержащий установленные коаксиально две электромагнитные катушки, импульсную и удерживающую, размещенные во внутренней полости корпуса электромагнитного привода, и кожух.
Привод электромагнитный работает от перемещения постоянного магнита, расположенного на стержне внутри корпуса, и соединенного с управляющим пилотом. Внутри затвора, кроме управляющего пилота с седлом, находятся подвижная обойма, аккумулирующая пружина, толкатель и возвратная пружина.
Ручной привод размещен на боковом патрубке разделительной трубки и предназначен для ручного открытия клапана.
Блок сигнализаторов расположен в корпусе электромагнитного привода, а система сигнализации и блокировки является выносной (см. Руководство по эксплуатации КРТ0209.00.000 РЭ. Клапаны запорные электромагнитные).
Недостатками конструкции устройства прототипа являются сложность и громоздкость конструкции, ее ненадежность, а также невозможность определения положения затвора клапана без выносного блока системы сигнализации и блокировки.
Задачей заявляемой полезной модели является упрощение конструкции клапана-отсекателя, повышение надежности его работы и возможность контроля положения затвора клапана-отсекателя с помощью блока сигнализации, являющегося неотъемлемой частью электромагнитного привода.
Поставленная задача достигается тем, что в клапане-отсекателе, содержащем корпус, затвор, ручной привод, электромагнитный привод, содержащий установленные коаксиально две электромагнитные катушки, корпус электромагнитного привода, кожух электромагнитного привода и блок сигнализации, согласно полезной модели, блок сигнализации включает корпус электромагнитного привода, герконы и светодиоды, причем корпус электромагнитного привода состоит из нескольких частей и выполнен таким образом, что магнитопроводящие и магнитонепроводящие части корпуса электромагнитного привода чередуются и имеют определенную длину, вторая электромагнитная катушка привода является дублирующей, при этом ручной привод снабжен фиксатором, а кожух электромагнитного привода выполнен с крышкой.
Длина каждой из магнитопроводящих и магнитонепроводящих частей корпуса выбрана с возможностью обеспечения замыкания магнитного потока через соответствующую часть кожуха и корпуса электромагнитного привода, где установлен каждый из герконов, при крайнем нижнем и при крайнем верхнем положении гайки и якоря, при этом верхний геркон расположен под углом к оси корпуса электромагнитного привода.
Одна из магнитонепроводящих частей корпуса электромагнитного привода расположена напротив центральной части электромагнитных катушек.
Герконы блока сигнализации расположены напротив магнитонепроводящих частей корпуса электромагнитного привода, а светодиоды блока сигнализации расположены на крышке кожуха электромагнитного привода.
Фиксатор ручного привода состоит из стопора-предохранителя, втулки с пазами и крышки ручного привода, которые расположены на крышке кожуха электромагнитного привода.
Резьбовая часть винта ручного привода выполнена из антифрикционного материала.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фигуре 1 изображен пример выполнения клапана-отсекателя, в продольном разрезе; на фигуре 2 изображен пример выполнения ручного привода, вид сверху.
На фигурах 1 и 2 изображен пример конкретного выполнения заявляемого клапана-отсекателя.
Клапан-отсекатель состоит из корпуса 1, с входом 2 и выходом 3, затвора 4, электромагнитного привода 5, и ручного привода с фиксатором.
Корпус 1 соединен с затвором 4 с помощью оси 6.
Электромагнитный привод 5 содержит основную электромагнитную катушку 7 и дублирующую электромагнитную катушку 8, кожух 9, корпус 10. Цилиндрическая часть корпуса 10 состоит из нескольких, например, пяти чередующихся магнитопроводящих 11 и магнитонепроводящих 12 частей, при этом одна из магнитонепроводящих 12 частей корпуса 10 электромагнитного привода 5 расположена напротив центральной части электромагнитных катушек 7 и 8.
Ручной привод представляет собой поворотно-подъемный механизм затвора 4, размещенный во внутренней полости корпуса 10 электромагнитного привода 5 и содержащий винт 13 с резьбовым наконечником 14, гайку 15, шпонку 16, якорь 17. Якорь 17 соединен с тягой 18 с помощью оси 19, с другой стороны тяга 18 соединена осью 20 с затвором 4. При этом не резьбовая часть винта 13 соединена через втулку
21 с ручками 22 ручного привода (см. фиг.1), причем резьбовой наконечник 14 винта 13 выполнен из антифрикционного материала, например, из бронзы.
Блок сигнализации включает чередующиеся магнитопроводящие 11 и магнитонепроводящие 12 части корпуса 10 электромагнитного привода 5, верхний геркон 23 и нижний геркон 24, и светодиоды 25 и 26, расположенные на крышке 27 кожуха 9 электромагнитного привода 5. При этом герконы 23 и 24 расположены напротив магнитонепроводящих частей 12 корпуса 10 электромагнитного привода 5, причем верхний геркон 23 расположен под углом к оси корпуса 10 электромагнитного привода 5 (см. фиг.1, 2).
Фиксатор ручного привода состоит, например, из зубчатого стопора-предохранителя 28, крышки ручного привода 29, которые расположены на крышке 27 кожуха 9 электромагнитного привода 5, и втулки 21 с пазами. Втулка 21 закреплена на винте 13 с помощью гайки 30, при этом от проворачивания ее предотвращает конец винта 13, выполненный квадратного сечения (см. фиг.1, 2).
Клапан-отсекатель выполнен с гермовводом 31, расположенным под углом 90 градусов к кожуху 9 электромагнитного привода 5. Крышка ручного привода 29 соединена с гермовводом 31 с помощью, например, цепочки 32.
В клапане-отсекателе имеется немагнитная прокладка, например, планка 33, которая закрывает нижний геркон 24 (см. фиг.1).
Клапан-отсекатель содержит систему выравнивания давления 34, состоящую из перепускного клапана и труб, соединяющих полости корпуса 1 до и после затвора 4 (см. фиг.1).
Устройство работает следующим образом.
Клапан-отсекатель встраивается в трубопровод, например, для транспортировки взрывоопасных веществ.
В рабочем положении затвор 4 корпуса 1 клапана-отсекателя поднят и удерживается с помощью электромагнитного привода 5, при этом гайка 15, якорь 17 и тяга 18 находятся в верхнем положении, контакты герконов 23 и 24 замкнуты и светодиоды 25 и 26 горят (см. фиг.1).
В момент возникновения аварийной ситуации (утечка, избыточное давление, взрыв, пожар, и т.д.) отключается питание электромагнитного привода 5. В результате этого пропадает электромагнитное поле катушек 7 и 8, поэтому фиксация якоря 17 магнитным полем катушек 7 и 8 прекращается. Вследствие этого якорь 17, тяга 18 и затвор 4 опускаются под собственным весом и действием силы тяжести и перекрывают выход 3 корпуса 1 клапана-отсекателя за счет давления потока взрывоопасных веществ.
При этом контакты герконов 23 и 24 блока сигнализации разомкнуты и оба светодиода 25 и 26 не горят, что означает срабатывание клапана-отсекателя и предотвращение аварийной ситуации, т.е. клапан-отсекатель закрыт.
Для приведения клапана-отсекателя в открытое, т.е. рабочее состояние необходимо поднять затвор 4, для этого требуется выровнять давление за затвором 4 и перед ним с помощью системы выравнивания давления 34.
Затем необходимо подать напряжение на электромагнитные катушки 7 и 8, возникает электромагнитное поле, при этом контакты герконов 23 и 24 блока сигнализации разомкнуты, так как имеет место разрыв магнитного контура из-за зазора между якорем 17 и гайкой 15, возникшего в результате падения затвора 4.
После этого снимаем крышку ручного привода 29 и выводим из зацепления с втулкой 21 зубчатый стопор-предохранитель 28, затем с помощью ручек ручного привода 22 приводим в движение винтовой механизм, включающий винт 13 и гайку 15 со шпонкой 16. Перемещаем гайку 15 со шпонкой 16 по пазу в корпусе 10 до соприкосновения гайки 15 с якорем 17. В результате перемещения возникает электромагнитное поле между магнитопроводящими 11 частями корпуса 10, кожухом 9 электромагнитного привода 5, и якорем 17, магнитный контур замыкается, замыкаются контакты нижнего геркона 24 и загорается светодиод, например, 25. Происходит притягивание якоря 17 к гайке 15.
Теперь вращаем ручки 22 ручного привода в обратную сторону, против часовой стрелки, перемещаем поворотно-подъемный механизм до упора гайки 15 в крышку 27 кожуха 9 электромагнитного привода 5. При этом винт 13, гайка 15 с притянутым электромагнитными силами якорем 17, соединенным с тягой 18 с помощью оси 19, которая также соединена осью 20 с затвором 4, поднимаются вверх, приводя затвор 4 в рабочее положение. В результате перемещения возникает электромагнитное поле между магнитопроводящими 11 частями корпуса 10, кожухом 9 электромагнитного привода 5 и якорем 17, магнитный контур замыкается, и замыкаются контакты верхнего геркона 23 при этом загорается второй светодиод - 26.
Теперь горят оба светодиода 25 и 26 блока сигнализации, это означает, что клапан-отсекатель открыт, т.е. затвор 4 полностью открывает проход для взрывоопасных веществ. Вводим в зацепление зубец стопора-предохранителя 28 фиксатора ручного привода с пазом втулки 21 и закрываем крышку ручного привода 29 (см. фиг.2).
Введение зубца стопора-предохранителя 28 в паз втулки 21 ручного привода предотвращает ее и винт 13 от проворачивания, а так как ручной привод еще закрыт и крышкой 29, которая не дает выйти из зацепления стопору-предохранителю 28,
после установки его в рабочее положение, например, от вибраций трубопровода, то применение такого фиксатора увеличивает надежность работы клапана-отсекателя.
Электромагнитный привод 5 выполнен таким образом, что при выходе из строя основной электромагнитной катушки 7 дублирующая электромагнитная катушка 8 выполняет ее функцию.
Изготовлен опытный образец заявляемого устройства, конструктивно соответствующий формуле изобретения и решающий задачу упрощения конструкции и увеличение надежности работы клапана-отсекателя.
Технический результат заявляемой полезной модели достигается за счет возможности аварийного перекрытия трубопровода с взрывоопасными веществами затвором, поднимаемым и удерживаемым в рабочем положении с помощью электромагнитного привода, а также за счет возможности определения положения затвора клапана-отсекателя с помощью блока сигнализации, являющегося неотъемлемой частью электромагнитного привода.
Преимущества заявляемой полезной модели заключаются в создании конструкции прямоточного клапана-отсекателя с электромагнитным приводом и блоком сигнализации, обладающего меньшим гидравлическим сопротивлением, по сравнению с клапаном проходным, и с менее трудоемким электромагнитным приводом, а использование в электромагнитном приводе дублирующей катушки увеличивает надежность работы клапана-отсекателя.
Использование клапана-отсекателя с электромагнитным приводом заявляемой конструкции позволяет расширить область применения за счет использования его в трубопроводах больших диаметров, по сравнению с прототипом, а именно, до диаметра 450 мм и при высоком давлении веществ, проходящих в них, а именно, до 15 МПа.
Таким образом, заявляемая конструкция полезной модели является менее сложной и трудоемкой при изготовлении, обеспечивает надежность работы магистрального трубопровода, т.е. характеризуется высоким быстродействием, обеспечивает его работу в любых условиях при аварийных ситуациях от любых типов датчиков, а также обеспечивает возможность контроля положения затвора более простым блоком сигнализации клапана-отсекателя.