Двухзапорный клапан
DOUBLE-SHUT-OFF VALVE

Изобретение относится к арматуростроению, в частности, к трубопроводной арматуре энергетических установок, характеризующихся сложными условиями эксплуатации с потенциально опасной средой.
Предполагаемое изобретение может быть использовано в качестве запорного отсечного устройства, размещенного после парогенератора и обеспечивающего двойное перекрытие проходного сечения паропровода подачи пара в турбину.
Известен клапан, содержащий корпус с седлами и взаимодействующие с ними два запорных органа, управляемые двумя штоками, связанными с комбинированным приводом (см. патент US 2009/0094970 кл. F01N 7/00, 2009 г.).
Указанный клапан обеспечивает отсечение аварийной среды повышенных параметров при отсечении паропровода со стороны осевого патрубка. Герметичность запорных органов при этом повышается за счет действия перепада давления рабочей среды на запорные органы - используется эффект самоуплотнения. Однако степень герметичности при этом снижается из-за цельного (единой деталью) изготовления запорных органов со штоками, что исключает самоустановку запорных органов относительно уплотнительных седел корпуса.
Клапан не обеспечивает фиксированное жесткое положение запорных органов в положении «открыто», что приводит к возможному перемещению запорных органов при пульсации потока рабочей среды, влияет на гидравлические характеристики и ведет к ухудшению шумовых и вибрационных характеристик.
Известен двухзапорный клапан, содержащий корпус с осевым и боковым патрубками для прохода рабочей среды и двумя уплотнительными седлами, взаимодействующие с последними основной и дополнительный запорные органы, кинематически связанные с коаксиально расположенными штоками и их независимыми приводами (см. патент RU 2673922 С2 F16K 1/44, F16K 27/02, 2018 г.).
Известный клапан также повышает герметичность запорных органов при повышении давления рабочей среды в аварийных условиях со стороны осевого патрубка при положении «закрыто» за счет эффекта самоуплотнения.
В указанном клапане обеспечивается самоустановка запорных органов относительно уплотнительных седел корпуса за счет кинематически развязанного соединения запорных органов со штоками, что повышает герметичность клапана по уплотнениям запорных органов с уплотнительными седлами корпуса.
Клапан обеспечивает фиксированное положение запорных органов в положении «открыто».
Однако, указанное фиксированное положение запорных органов выполняется за счет введения дополнительных упорных элементов в конструкцию привода для управления дополнительным запорным органом и в конструкцию соединения наружного штока основного запорного органа со штоком управляющего им основного привода.
Указанное конструктивное исполнение двухзапорного клапана усложняет конструкцию приводов для управления запорными органами и саму кинематическую схему работы клапана.
При этом конструкция крепления запорных органов к штокам, обеспечивающая их самоустановку, не исключает возможность их вибрации в потоке рабочей среды. Для снижения вероятности появления вибрации запорных органов в потоке рабочей среды в конструкции использованы тарельчатые пружины.
Технической задачей является создание клапана двухзапорного, обеспечивающего фиксированное жесткое положение запорных органов в потоке рабочей среды в положении «открыто» непосредственно во внутренней полости корпуса клапана.
Решение поставленной задачи позволяет обеспечить фиксированное нахождение запорных органов в потоке среды с созданием требуемых расчетных усилий, что способствует улучшению гидравлических, шумовых и вибрационных характеристик, способствуя постоянству их величин, а, следовательно, повысить надежность работы двухзапорного клапана в целом.
Указанная задача решается за счет того, что в двухзапорном клапане, содержащем корпус с осевым и боковым патрубками, основной и дополнительный запорные органы, взаимодействующие с уплотнительными седлами корпуса и кинематически соединенные с наружным и внутренним штоками, управляемыми независимыми приводами, и профильную втулку, установленную в осевом патрубке, на нижнем наружном торце основного запорного органа выполнен упорный выступ, имеющий возможность взаимодействия с опорным выступом, выполненным на внутреннем торце дополнительного запорного органа, кроме того на профильной втулке установлен опорный элемент, имеющий возможность взаимодействия с дополнительным запорным органом.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами,
где:
- на фиг. 1 показан клапан в положении «открыто»;
- на фиг. 2 показан клапан в положении «закрыто» основного запорного органа;
- на фиг. 3 показан клапан в положении «закрыто» обоих запорных органов.
Двухзапорный клапан содержит корпус 1 с осевым 2 и боковым 3 патрубками, основной 4 и дополнительный 5 запорные органы, соединенные с коаксиально расположенными наружным 6 и внутренним 7 штоками, управляемыми независимыми приводами.
На внутренней поверхности осевого патрубка 2 установлена профильная втулка 8.
Основной запорный орган 4 установлен на наружном штоке 6 с помощью разгрузочного золотника 9 и опорной гайки 10.
На нижнем наружном торце основного запорного органа 4 выполнен упорный выступ 11, взаимодействующий в положении «открыто» с опорным выступом 12, выполненным на внутреннем торце дополнительного запорного органа 5, закрепленного с помощью гайки 13 на внутреннем штоке 7.
На профильной втулке 8 установлен опорный элемент 14. Дополнительный запорный орган 5 при взаимодействии с опорным элементом 14 будет зафиксирован в потоке рабочей среды. При этом обеспечивается фиксирование основного запорного органа 4 в потоке рабочей среды.
Двухзапорный клапан работает следующим образом.
При работе установки оба запорных органа 4 и 5 находятся в положении «открыто», обеспечивая проход пара в турбину (см. фиг. 1).
Усилие, развиваемое независимым приводом, передается внутренним штоком 7 на дополнительный запорный орган 5 и обеспечивает его взаимодействие с опорным элементом 14 профильной втулки 8. Усилие, развиваемое другим независимым приводом, передается наружным штоком 6 через упорный выступ 11 основного запорного органа 4 на опорный выступ 12 дополнительного запорного органа 5.
Оба запорных органа 4 и 5 находятся в жестком фиксированном положении, исключая влияние потока рабочей среды на изменение этого статистического состояния и обеспечивая требуемые рабочие ходы запорных органов 4 и 5 постоянной величины.
Для закрытия клапана усилие от привода передается на наружный шток 6 и, при его движении вверх, по ходу рабочей среды, основной запорный орган 4 упирается в уплотнительное седло корпуса 1, перекрывая его проходное сечение (см. фиг. 2).
При движении вверх внутреннего штока 7 усилие от привода передается на дополнительный запорный орган 5, перемещая его до упора в уплотнительное седло корпуса 1, дополнительно перекрывая проходное сечение клапана (см. фиг. 3).