КЛАПАН ЗАПОРНЫЙ БЫСТРОСЪЕМНЫЙ

Полезная модель относится к атомной энергетике, в частности к переработке отработавшего ядерного топлива, а более конкретно к быстросъемным дистанционно заменяемым запорным клапанам, применяемым в радиохимическом производстве в исследовательских камерах опытно-демонстрационного центра.
В настоящее время в строящемся опытно-демонстрационном центре (ОДЦ) ФГУП «Горно-химический комбинат» для переработки отработавшего ядерного топлива существует необходимость установки быстросъемных дистанционно заменяемых запорных клапанов, устанавливаемых на трубопроводах для передачи высокоактивных растворов, в частности в исследовательских камерах.
Из уровня техники известны быстросъемные клапаны (вентили) сильфонные быстросъемные запорные, применяемые в радиохимическом производстве типов Г-ВС, В-ВС и БКС, изготавливаемые ЗАО «Энмаш», г. Рыбинск, Ярославской области.
Клапан типа Г-ВС содержит корпус с двумя шаровыми патрубками, штоком с сильфонным узлом и золотником, крышку и резьбовую втулку.
Клапан типа Г-ВС устанавливается в вентильную камеру, расположенную в полу, с одной стороны которой установлен конический редуктор, а с другой два патрубка с коническими проточками, присоединенные через проходки к трубопроводам в трубном коридоре. После установки клапана в камеру, клапан своими шаровыми поверхностями прижимается к коническим проточкам патрубков с помощью конического редуктора.
Замена клапана осуществляется смещением клапана от патрубков также с помощью редуктора и извлечением клапана после снятия защитной пробки со штоком. Указанные операции осуществляются специальным агрегатом замены вентилей.
Клапан типа БКС содержит корпус с патрубками, присоединенными на сварке к трубопроводу, находящемуся под защитным перекрытием. В корпус установлена сборка съемной части, включающая в себя сильфонный узел со штоком и клапаном, закрепляемый в корпусе траверсой и гайкой. Корпус своим фланцем присоединен к фланцу трубы, проходящей через защитное перекрытие, и в которую устанавливается защитная пробка со штоком. При необходимости, отвернув гайку и траверсу, сборку съемной части клапана можно извлечь специальным инструментом через трубу и заменить ее на новую.
Применение известных клапанов типа Г-ВС требует строительства специальных защитных камер для их установки в полу, а также средств механизации для их замены. При применении клапанов типа БКС необходимо строительство проходок через защитные перекрытия, защитных пробок и средств механизации для замены их съемных частей.
Известен клапан (вентиль) сильфонный запорный для установки в стене с механизмом для крепления типа В-ВС (чертеж 2646.010 разработки Центрального конструкторского бюро арматуростроения, г. Санкт-Петербург) и собственно клапан сильфонный запорный быстросъемный В-ВС 2646-1, изготавливаемый ЗАО «ЭНМАШ», г. Рыбинск, Ярославской области. Клапан содержит корпус, крышку, и установленный в корпусе сильфонный узел. В корпусе выполнены два конических отверстия над и под золотником. Механизм для крепления клапана содержит угольник, состоящий из соединенных на сварке горизонтальной и вертикальной пластин. На горизонтальной пластине установлена скоба с профилем, повторяющим профиль донышка корпуса. На вертикальной пластине выполнены два отверстия, в которые устанавливаются патрубки, снабженные буртом и резьбовой частью. Патрубки закрепляются на вертикальной пластине поджатием его бурта резьбовым установочным кольцом, наворачиваемым на резьбовую часть, расположенную с другой стороны пластины. На торцах патрубков выполнены шаровые поверхности, соосные с коническими отверстиями корпуса при его установке на скобу. Также к вертикальной пластине присоединена откидная сборка траверсы с нажимным винтом, стяжки которой установлены на осях, закрепленных в пазах вертикальной пластины.
Клапан устанавливается на скобу, откидная траверса переводится в горизонтальное положение и вращением нажимного винта клапан прижимается к патрубкам, при этом шаровые поверхности патрубков устанавливаются в конические отверстия корпуса и прижимаются к ним, обеспечивая герметичность соединения клапана с патрубками, присоединенными на сварке к трубопроводам.
При замене клапана нажимной винт отжимается, траверса откидывается вниз, и клапан извлекается из камеры в горизонтальном направлении через защитную дверь.
Известный клапан В-ВС 2646.010 с механизмом для крепления выбран заявителем в качестве прототипа.
В исследовательских камерах, служащих для анализа и отработки режимов технологического процесса переработки отработавшего ядерного топлива, целесообразно размещать клапаны непосредственно в исследовательских камерах. При этом управление клапанами и замена вышедших из строя клапанов должна осуществляться дистанционно копирующими манипуляторами, установленными в исследовательских камерах.
К недостаткам известного клапана с механизмом его крепления относится то, что механизмы крепления клапанов предусматривают их замену вручную, когда при открытой защитной двери вращением нажимного винта освобождается клапан, траверса откидывается вниз, и клапан извлекается из камеры в горизонтальном направлении через открытую защитную дверь. При дистанционной замене возникает необходимость использования двух копирующих манипуляторов, так как после установки нового клапана одним манипулятором необходимо поднять траверсу и удерживать ее, а вторым манипулятором вращать нажимной винт.
Для вращения нажимного винта механизма крепления выполнен наружный шестигранник, а для управления клапаном на резьбовой втулке - внутреннее квадратное сечение, что потребует установки в захват манипулятора различного инструмента.
Кроме того, патрубки в отверстиях вертикальной плиты не зафиксированы от поворота и при их регулировке вращением установочных колец возможен их поворот вместе с кольцами, что может привести при малых условных проходах клапанов к деформациям присоединенных к патрубкам трубок. Так для клапанов Ду 6 и Ду 10 применяются трубки диаметром 12×2 и 14×2 мм соответственно.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание возможности установки непосредственно в исследовательских камерах ОДЦ предлагаемых клапанов с механизмами для крепления и возможности управления работой клапанов в дистанционных ручном и автоматическом режимах.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в возможности замены клапана одним копирующим манипулятором.
Для достижения указанного технического результата в клапане сильфонном запорном быстросъемном, содержащим корпус с выполненными двумя коническими отверстиями, расположенными выше и ниже золотника, присоединенного к штоку, в верхней части которого установлена резьбовая втулка и механизм крепления клапана, содержащий угольник, состоящий из соединенных на сварке горизонтальной и вертикальной пластин, установленную на горизонтальной пластине скобу с профилем, повторяющим профиль донышка клапана, патрубки, снабженные буртом, резьбовой частью и шаровой поверхностью, установленные в отверстиях вертикальной пластины и зафиксированные на ней резьбовым установочным кольцом, к другому концу горизонтальной пластины присоединена дополнительная вертикальная пластина с отверстием, выполненным посредине между патрубками, в котором на резьбе установлен прижимной винт, снабженный маховиком, обеспечивающим возможность его вращения захватом манипулятора. Патрубки зафиксированы от поворота.
В частном случае исполнения дополнительная вертикальная пластина с отверстием, в котором на резьбе установлен прижимной винт, соединена стяжками с вертикальной пластиной угольника.
В другом частном случае исполнения для фиксации патрубков от поворота на буртах патрубков выполнены канавки, в которых размещены штифты, прикрепленные к вертикальной пластине.
В другом частном случае исполнения при дистанционной замене клапана в конические отверстия устанавливаемого клапана вводятся конические фторопластовые втулки.
В другом частном случае исполнения на резьбовую втулку клапана установлен маховик, обеспечивающий возможность его вращения захватом манипулятора.
В другом частном случае исполнения резьбовая втулка клапана соединена штоком с приводом, размещенным вне камеры.
В другом частном случае исполнения резьбовая втулка клапана соединена с приводом, размещенным вне камеры, гибким приводным валом.
В другом частном случае к вертикальной пластине прикреплен кронштейн с конической шестерней, соединенной штоком с приводом и находящейся в зацеплении с коническим зубчатым колесом, установленным на резьбовую втулку клапана.
Присоединение к горизонтальной пластине дополнительной вертикальной пластины с отверстием, выполненным посредине между патрубками, в котором на резьбе установлен прижимной винт, снабженный маховиком, обеспечивающим возможность его вращения захватом манипулятора, позволяет захватом манипулятора осуществить вращение винта и создать необходимый зазор между корпусом клапана и винтом для последующего извлечения заменяемого клапана этим же манипулятором. Постановка нового клапана вместо заменяемого также осуществляется также одним манипулятором, которым клапан устанавливается на скобу с профилем, повторяющим профиль донышка клапана, а затем вращением маховика прижимного винта этим же манипулятором осуществляется поджатие клапана к патрубкам, при котором конические поверхности корпуса прижимаются к сферическим поверхностям патрубков. Таким образом и осуществляется дистанционная замена предлагаемого клапана одним манипулятором.
Фиксирование патрубков в отверстиях от поворота позволяет при вращении установочных колец предотвратить поворот патрубков вместе с кольцами и деформации присоединяемых к патрубкам трубопроводов, которые при условном проходе клапанов 10 мм изготавливаются из трубок 14×2 мм.
Соединение дополнительной вертикальной пластины с отверстием, в котором на резьбе установлен прижимной винт, стяжками с вертикальной пластиной угольника позволяет передать усилие нажимного винта на при поджатии клапана к патрубкам на стяжки, предотвратив изгиб вертикальных пластин.
Выполнение на буртах патрубков канавок, в которых размещены штифты, закрепленные в вертикальной пластине, позволяет зафиксировать патрубки от поворота при вращении установочных колец.
Введение в конические отверстия устанавливаемого при дистанционной замене клапана конических фторопластовых втулок позволяет, в случае невозможности обеспечить герметичность соединения клапана с патрубками вследствие наличия на шаровых поверхностях патрубков следов от контакта с коническими поверхностями снятого клапана, установить клапан с фторопластовыми втулками и обеспечить герметичность соединения до момента времени, когда будет возможен вход обслуживающего персонала в исследовательскую камеру и восстановление шаровых поверхностей патрубков или их замена.
Установка на резьбовую втулку клапана маховика, обеспечивающего возможность его вращения захватом манипулятора, позволяет осуществлять ручное дистанционное управление закрытием и открытием клапана
Соединение резьбовой втулки клапана штоком с приводом, размещенным вне камеры, позволяет осуществлять автоматическое дистанционное управление закрытием и открытием клапана от привода, установленного над защитным перекрытием камеры.
Соединение резьбовой втулки клапана с приводом, размещенным вне камеры, гибким приводным валом позволяет осуществлять автоматическое дистанционное управление закрытием и открытием клапана от привода, установленного в ремонтной зоне, при этом передача крутящего момента от вала привода на резьбовую втулку клапана не требует строго определенного положения привода относительно клапана, что упрощает условия их монтажа.
Прикрепление к вертикальной пластине кронштейна с конической шестерней, соединенной штоком с приводом и находящейся в зацеплении с коническим зубчатым колесом, установленным на резьбовую втулку клапана, позволяет осуществить автоматическое дистанционное управление закрытием и открытием клапана от привода, установленного за защитной стенкой камеры в ремонтной зоне с сохранением возможности дистанционной замены клапана одним манипулятором.
Предлагаемый клапан иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5.
На фиг. 1 показан предлагаемый клапан с механизмом для крепления;
на фиг. 2 разрез А-А на фиг 1;
на фиг. 3 - установленные в конические отверстия фторопластовые втулки;
на фиг. 4 - клапан с управлением от привода, размещенного над защитным перекрытием камеры.
на фиг. 5 - клапан с управлением от привода, размещенного в ремонтной зоне;
Предлагаемый клапан 1 (см. фиг. 1 и фиг. 2) содержит корпус 2 с коническими отверстиями 3, установленный на резьбовую втулку 4 маховик 5 с четырьмя рукоятками 6 и механизм 7 для крепления клапана 1. Механизм 7 содержит кронштейн 8, состоящий из горизонтальной 9 и двух вертикальных пластин 10 и 11, соединенных стяжками 12. К горизонтальной пластине 9 по оси ее симметрии присоединена скоба 13 с профилем, повторяющим профиль донышка корпуса 2. На вертикальной пластине 10 по ее вертикальной оси выполнены два отверстия 14, в которые устанавливаются патрубки 15, снабженные буртом 16 и резьбовой частью 17. Патрубки 15 закрепляются на вертикальной пластине 10 установкой резьбового установочного кольца 18, наворачиваемого на резьбовую часть 17. На торцах патрубков 15 выполнены шаровые поверхности 19, соосные с коническими отверстиями 3 корпуса при его установке на скобу 13. В вертикальной пластине 11 выполнено отверстие 20, в котором по резьбе установлен нажимной винт 21, снабженный маховиком 22 с четырьмя рукоятками 6. До установки клапана в исследовательскую камеру клапан 1 устанавливается в механизм 7 для его крепления и нажимным винтом 21 поджимается своими коническими отверстиями 3 к шаровым поверхностям 19 патрубков 15, при этом равномерное их пожатие регулируется резьбовыми установочными кольцами 18. После проверки герметичности соединения клапан 1 вместе с механизмом 7 для его крепления монтируется в исследовательской камере в зоне действия манипулятора, где к его патрубкам 15 присоединяются на сварке трубопроводы 23. В буртах 16 патрубков 15 выполнены канавки 24, в которых установлен штифт 25, закрепленный в вертикальной пластине 10 и фиксирующий патрубки 15 от поворота при регулировке их положения установочным кольцом 18.
При замене вышедших из строя клапанов 1 в конические отверстия 3 устанавливаемого при дистанционной замене клапана могут быть введены конические фторопластовые втулки 26 (см фиг. 3). Это позволяет, в случае невозможности обеспечить герметичность соединения клапана с патрубками 15, вследствие наличия на шаровых поверхностях 19 патрубков 15 следов от контакта с коническими отверстиями 3 снятого клапана, установить клапан с фторопластовыми втулками 26 и обеспечить герметичность соединения и работоспособность клапана до момента времени, когда будет возможен вход обслуживающего персонала в исследовательскую камеру и восстановление шаровых поверхностей патрубков или их замена.
Для обеспечения автоматического дистанционного управления работой клапана 1 его резьбовая втулка 4 соединяется штоком 27 с приводом 28, размещенным над защитным перекрытием камеры (см. фиг. 4) или с приводом 28, размещенным в ремонтной зоне камеры (см. фиг. 5). В случае размещения привода 28 в ремонтной зоне камеры (см. фиг. 5) к вертикальной пластине 10 крепится кронштейн 29, в котором в подшипнике скольжения 30 установлено коническая зубчатая шестерня 31, а на резьбовую втулку 4 клапана 1 устанавливается коническое зубчатое колесо 32, входящее в зацепление с конической зубчатой шестерней 31 при установке клапана 1 в механизм 7 крепления. Коническая зубчатая шестерня 31 через шарнирную муфту 33 соединена штоком 27 с валом привода 28, размещенного в ремонтной зоне камеры.
В случае размещения привода 28 в ремонтной зоне камеры (см. фиг. 6) также может быть применен гибкий приводной вал 34, установленный на квадрат резьбовой втулки 4 клапана 1 и зафиксированный на нем стопорным винтом 35. Гибкий приводной вал 34 проходит через наклонную сальниковую проходку 36 в защитной стенке камеры и присоединяется к валу привода 28.
Предлагаемый клапан 1 эксплуатируется следующим образом.
Открытие и закрытие клапана 1 с ручным дистанционным управлением осуществляется вращением маховика 5 с помощью манипулятора, захват которого размещается между рукоятками 6. Открытие и закрытие клапана 1 с дистанционным автоматическим управлением осуществляется вращением вала привода и передачей крутящего момента от привода на резьбовую втулку 4 с помощью штоков 27, конической зубчатой передачи или гибкого приводного вала 34.
При выходе из строя клапана 1 его замена осуществляется следующим образом.
В случае автоматического дистанционного управления клапаном 1 от привода 28, осуществляется снятие гибкого приводного вала 34 резьбовой втулки 4, для чего захватом манипулятора предварительно поворачивается стопорный винт 35, или с резьбовой втулки 4 снимается шток 27. При передаче вращения от привода 28 к резьбовой втулке 4 с помощью конической зубчатой передачи клапан извлекается вместе с установленным на его резьбовую втулку 4 коническим зубчатым колесом 32.
Далее вращением захватом манипулятора маховика 22, нажимной винт 21 отводится от корпуса 2 клапана 1, освобождая место для его извлечения из механизма 7 для крепления клапана 1. Далее захват этого же манипулятора заводится под фланец корпуса 2 и клапан 1 извлекается вверх из кронштейна 8. Через шлюзовое устройство в исследовательскую камеру подается новый клапан 1, который захватом манипулятора устанавливается на скобу 13 в кронштейне 8, при этом конические отверстия 3 корпуса 2 размещаются соосно с шаровыми поверхностями 19 патрубков 15. Вращая захватом манипулятора маховик 22, клапан 1 передвигается нажимным винтом 21 по направлению к патрубкам 15 до упора конических отверстий 3 в шаровые поверхности 19 патрубков 15, которые при взаимодействии должны обеспечить герметичность в их соединении. Далее осуществляется проверка герметичности соединения клапана 1 с патрубками 15 подачей воды под давлением. В случае пропуска воды через их соединение в механизм 7 для крепления устанавливается клапан 1 с коническими фторопластовыми втулками 26 (см фиг. 3), которые позволяют обеспечить герметичность соединения и работоспособность клапана до момента времени, когда будет возможен вход обслуживающего персонала в исследовательскую камеру и восстановление шаровых поверхностей патрубков или их замена.
Перед введением в камеру нового клапана на его резьбовую втулку предварительно устанавливается коническое зубчатое колесо 32, которое после установки клапана 1 в механизм 7 крепления и поджатая клапана 1 к патрубкам 15 входит в зацепление с конической зубчатой шестерней 31.
После замены клапана 1 с автоматическим дистанционным управлением от привода 28 с помощью гибкого приводного вала 34, захватом манипулятора последний устанавливается на резьбовую втулку 4 и фиксируется на ней стопорным винтом 35.