АНТИПОМПАЖНЫЙ КЛАПАН ОСЕВОГО ПОТОКА

Полезная модель относится к арматуростроению, в частности к антипомпажным клапанам осевого потока, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и может быть использована для регулирования и перекрытия потока рабочих сред жидкостей и газов.
Известна конструкция антипомпажного клапана осевого потока голландской фирмы MOKVELD (см. Химическое машиностроение, 2002 № 9, с.29, рис.1, 2), который состоит из корпуса, состоящего из жестко соединенных между собой наружной части корпуса с седлом и внутренней части корпуса, расположенной осесимметрично с наружной частью корпуса, пружинного аккумулятора, разгруженного плунжера, встроенного во внутреннюю часть корпуса, и привода перемещения плунжера от пневмоцилиндра через косозубую реечную передачу, размещенную во внутренней части корпуса. Указанная конструкция клапана имеет недостатки: высокая экологическая опасность и высокая взрывопожароопасность особенно при использовании на газопроводах из-за попадания отработанного газа в окружающую среду и наличия негерметичного штокового сальникового узла в корпусе, низкая надежность косозубой реечной передачи, большие габариты и вес пневмопривода, работающего на газе низкого давления, и необходимость иметь узел подготовки газа.
Наиболее близким техническим решением является конструкция антипомпажного клапана осевого потока (см. Патент РФ на полезную модель RU 103878 U1, опубликовано 27.04.2011. Бюл. № 12), принятая за прототип, который состоит из корпуса, состоящего из жестко соединенных между собой наружной части корпуса с седлом и внутренней части корпуса, расположенной осесимметрично с наружной частью, пружинного аккумулятора, имеющего рабочую полость и содержащего поршень, разгруженного плунжера, встроенного во внутреннюю часть корпуса, привода перемещения плунжера, выполненного в виде гидроцилиндра, содержащего поршень, шток и фланец со встроенным дросселем торможения, размещенным во внутренней части корпуса, и имеющего замкнутую автономную гидросистему питания, состоящую из емкости с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью, насоса высокого давления, обратного клапана и двух распределителей, установленных последовательно, ручного насоса, подключенного одной стороной между обратным клапаном и двумя распределителями, а другой стороной - к емкости с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью, распределителя, подключенного одной стороной к рабочей полости пружинного аккумулятора, а другой стороной - между обратным клапаном и двумя последовательно соединенными распределителями, причем гидроцилиндр соединен через канал, выполненный в наружном корпусе клапана, и трубопровод с рабочей полостью пружинного аккумулятора, а через второй канал - с автономной гидросистемой питания, в рабочей полости пружинного аккумулятора установлен датчик линейного перемещения поршня пружинного аккумулятора.
Недостатком указанной конструкции является низкая точность и надежность работы клапана из-за влияния температуры окружающей среды на расширение невзрывопожароопасной рабочей жидкости.
Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение точности и надежности работы клапана.
Технический результат полезной модели достигается за счет того, что антипомпажный клапан осевого потока выполнен в виде корпуса, состоящего из жестко соединенных между собой наружной части корпуса с седлом и внутренней части корпуса, расположенной осесимметрично с наружной частью, пружинного аккумулятора, имеющего рабочую полость и содержащего поршень, разгруженного плунжера, встроенного во внутреннюю часть корпуса, привода перемещения плунжера, выполненного в виде гидроцилиндра, содержащего шток-поршень и фланец со встроенным дросселем торможения, размещенным во внутренней части корпуса, и имеющего замкнутую автономную гидросистему питания, состоящую из емкости с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью, насоса высокого давления, обратного клапана и двух распределителей, установленных последовательно, ручного насоса, подключенного одной стороной между обратным клапаном и двумя распределителями, а другой стороной - к емкости с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью, распределителя, подключенного одной стороной к рабочей полости пружинного аккумулятора, а другой стороной - между обратным клапаном и двумя последовательно соединенными распределителями, причем гидроцилиндр соединен через канал, выполненный в наружном корпусе клапана, и трубопровод с рабочей полостью пружинного аккумулятора, а через второй канал - с автономной гидросистемой питания. При этом в рабочей полости гидроцилиндра установлен индукционный датчик линейного перемещения шток-поршня гидроцилиндра.
На фиг. 1 представлен продольный разрез общего вида антипомпажного клапана осевого потока в открытом положении.
В корпусе 1 клапана установлен гидроцилиндр 2 с шток-поршнем 3, фланцем 4 с дросселем торможения 20 и фланцем 5 с дросселем торможения 21. На шток-поршне 3 установлен плунжер 6. На корпусе 1 клапана установлен пружинный аккумулятор 7, рабочая полость которого соединена трубопроводом с правой полостью гидроцилиндра 2, включающий в себя поршень 8 и пакет тарельчатых пружин 9.
Левая полость гидроцилиндра 2 соединена с емкостью 11 с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью через насос 12 высокого давления, обратный клапан 13, распределители 14 и 15. Левая полость гидроцилиндра 2 соединена также и с пневмогидроаккумуляторами 16 через распределители 14 и 15.
Во фланце 4 установлен индукционный датчик 10 линейного перемещения шток-поршня 3.
Слив невзрывопожароопасной рабочей жидкости из левой полости гидроцилиндра 2 в емкость 11 осуществляется через распределители 14 и 15.
Правая полость гидроцилиндра 2 и рабочая полость пружинного аккумулятора 7 соединены с насосом 12 высокого давления и пневмогидроаккумуляторами 16 через распределитель 17.
Параллельно насосу 12 высокого давления установлен ручной насос 18 для ручного режима управления перемещением плунжера 6.
Во фланце 5 гидроцилиндра 2 встроены обратный клапан 19 и дроссель торможения 21.
На пружинном аккумуляторе 7 установлен корпус 23 со смотровым окном 24.
На корпусе 23 размещены два выключателя 25 и 26 контроля конечных положений поршня 8 пружинного аккумулятора 7.
Пневмогидроаккумуляторы 16 выполнены с возможностью обеспечения одним ходом не менее 3 циклов перемещения шток-поршня 3 гидроцилиндра 2 привода перемещения плунжера 6.
В соединении трубопроводов, соединяющих рабочие полости пневмогидроаккумуляторов 16, выполнено отверстие, заглушенное крышкой 27.
В соединении трубопроводов, соединяющих рабочие полости пневмогидроаккумуляторов 16, установлены сигнализаторы давления 28 и 29.
В емкости 11 с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью установлен сигнализатор уровня 30 невзрывопожароопасной рабочей жидкости.
В соединении трубопровода, соединяющего рабочие полости гидроцилиндра 2 и пружинного аккумулятора 7, выполнено отверстие, заглушенное крышкой 31.
Во внутреннем корпусе клапана выполнено сквозное отверстие, расположенное соосно и заглушенное обтекателем 32.
Антипомпажный клапан осевого потока работает следующим образом.
В открытом положении клапана рабочая среда поступает во входную полость 22 с высокой пропускной способностью, протекает между внутренней частью корпуса и наружной частью корпуса и выходит через выходную полость 33.
В открытом положении клапана (см. фиг. 1) пневмогидроаккумуляторами 16 через распределители 14 и 15 в левую полость гидроцилиндра 2 под высоким давлением подается невзрывопожароопасная рабочая жидкость. Шток-поршень 3 вместе с закрепленным плунжером 6 перемещается вправо и перекрывает проходное сечение клапана, вытесняя при этом невзрывопожароопасную рабочую жидкость из правой полости гидроцилиндра 2 в полость под поршнем 8 пружинного аккумулятора 7 и, заставляя поршень 8 перемещаться вверх и сжимать пакет тарельчатых пружин 9. В нужном положении шток-поршня 3, контролируемом индукционным датчиком 10 линейного перемещения, подача невзрывопожароопасной рабочей жидкости пневмогидроаккумуляторами 16 через распределители 14 и 15 в левую полость гидроцилиндра 2 прекращается.
При полном закрытии проходного сечения клапана осевого потока в конце хода шток-поршень 3 невзрывопожароопасную рабочую жидкость вытесняет через дроссель торможения 21 во фланце 5, обеспечивая торможение шток-поршня 3. При этом обратный клапан 19 остается закрытым.
При понижении давления в пневмогидроаккумуляторах 16 менее минимально допустимого по сигналу сигнализатора давления 28 включается насос 12. Насос 12 подает невзрывопожароопасную рабочую жидкость через обратный клапан 13 до повышения давления в пневмогидроаккумуляторах 16 до максимального, при котором по сигналу сигнализатора давления 29 выключается насос 12.
Для открытия проходного сечения клапана левая полость гидроцилиндра 2 через распределители 14 и 15 соединяется с емкостью 11 с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью. Под действием пакета тарельчатых пружин 9 поршень 8 перемещается вниз, вытесняя невзрывопожароопасную рабочую жидкость в правую полость гидроцилиндра 2 и заставляя шток-поршень 3 перемещаться влево вместе с плунжером 6, открывая при этом клапан.
В нужном положении шток-поршня 3, контролируемом индукционным датчиком 10 линейного перемещения, слив невзрывопожароопасной рабочей жидкости закрывается распределителем 15.
При полном открытии клапана в конце хода невзрывопожароопасная рабочая жидкость вытесняется через дроссель торможения 20 во фланце 4, обеспечивая торможение шток-поршня 3.
При отключении электроэнергии левая полость гидроцилиндра 2 через распределители 14 и 15 соединяется с емкостью 11. Клапан полностью открывается.
Минимально допустимый уровень невзрывопожароопасной рабочей жидкости в емкости 11 контролируется сигнализатором уровня 30, сигнал с которого подается на пульт оператора.
Удаление воздуха из рабочих полостей пневмогидроаккумуляторов 16 осуществляется через отверстие, выполненное в соединении трубопроводов, соединяющих рабочие полости пневмогидроаккумуляторов 16, и заглушенное крышкой 27.
Удаление воздуха из рабочих полостей гидроцилиндра 2 и пружинного аккумулятора 7 осуществляется через отверстие, выполненное в соединении трубопровода, соединяющего рабочие полости гидроцилиндра 2 и пружинного аккумулятора 7, и заглушенное крышкой 31.
Установка в рабочей полости гидроцилиндра индукционного датчика линейного перемещения шток-поршня повышает точность и надежность работы клапана. В таких условиях достигается высокая скорость и точность срабатывания, что особенно важно для антипомпажного регулирования компрессоров.
Промышленная применимость очевидна. Опытные испытания антипомпажного клапана прошли успешно и доказали выполнение задач, указанных в полезной модели.