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, экстренного открытия или перекрытия потока рабочих сред жидкостей и газов.
Известна конструкция запорно-регулирующего клапана осевого потока с встроенным поршневым приводом с использованием в качестве источника энергии рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу (см. Д.Ф.Гуревич, О.Н.Шпаков. Справочник конструктора трубопроводной арматуры. - Л.: Машиностроение, 1987, стр.101, рис.2.50-в), в которой клапан осевого потока состоит из жестко соединенных между собой наружного корпуса с седлом и внутреннего корпуса, расположенного осесимметрично с наружным корпусом, разгруженного плунжера и гидроцилиндра осевого перемещения плунжера, размещенных во внутреннем корпусе. Указанная конструкция клапана имеет недостатки - высокая экологическая опасность и высокая взрывопожароопасность особенно при использовании на газопроводах, низкая надежность из-за зависимости от давления в трубопроводе, невозможность использования в режиме антипомпажного регулирования.
Наиболее близким техническим решением является конструкция антипомпажного клапана осевого потока голландской фирмы MOKVELD (см. Химическое машиностроение, 2002 №9, с.29, рис.1, 2), принятого за прототип, который состоит из жестко соединенных между собой наружного корпуса с седлом и внутреннего корпуса, расположенного
осесимметрично с наружным корпусом, пружинного аккумулятора, разгруженного плунжера, встроенного во внутренний корпус, и привода перемещения плунжера от пневмоцилиндра через косозубую реечную передачу, размещенную во внутреннем корпусе. 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.
Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение экологической безопасности окружающей среды, снижение взрывопожароопасности при эксплуатации антипомпажного клапана осевого потока, повышение надежности его работы, снижение его весогабаритных характеристик.
Технический результат полезной модели достигается за счет того, что привод перемещения плунжера выполнен в виде гидроцилиндра, размещенного во внутреннем корпусе, и имеющего замкнутую автономную гидросистему питания, состоящую из емкости о невзрывопожароопасной рабочей жидкостью, насоса высокого давления, обратного клапана и двух распределителей, установленных последовательно.
В гидроцилиндре может быть встроен дроссель торможения.
Замкнутая автономная гидросистема питания может дополнительно содержать ручной насос для ручного режима управления перемещением плунжера и восполнения утечек рабочей жидкости из гидроцилиндра и пружинного аккумулятора, подключенный одной стороной между обратным клапаном и двумя распределителями, а другой - к емкости с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью.
Замкнутая автономная гидросистема питания может дополнительно содержать распределитель, подключенный одной стороной между гидроцилиндром и пружинным аккумулятором, а другой - между обратным клапаном и двумя распределителями, для подключения насоса высокого давления в автоматическом режиме или ручного насоса в ручном режиме восполнения утечек рабочей жидкости из гидроцилиндра и пружинного аккумулятора.
Все распределители могут быть выполнены с электромагнитным управлением.
На фиг.1 представлен продольный разрез общего вида антипомпажного клапана осевого потока в нормально открытом положении.
На фиг.2 представлен выносной элемент А фиг.1
В корпусе 1 установлен гидроцилиндр 2 с поршнем 3, фланцем 4 с дроссельным отверстием 5 (см. фиг.2). На штоке 6 гидроцилиндра 2 установлен плунжер 7. На корпусе 1 клапана установлен пружинный аккумулятор 8, соединенный с правой полостью гидроцилиндра 2, включающий в себя поршень 9 и пакет тарельчатых пружин 10. Левая полость гидроцилиндра 2 соединена с емкостью 11 с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью через насос 12 высокого давления, обратный клапан 13 и распределители 14 и 15. Правая полость гидроцилиндра 2 соединена с емкостью 11 с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью через насос 12 высокого давления, обратный клапан 13, распределитель 16 и полость пружинного аккумулятора 8. Параллельно насосу 12 высокого давления установлен ручной насос 17 для ручного режима управления перемещением плунжера, подключенный одной стороной между обратным клапаном 13 и двумя распределителями 14 и 15, а другой - к емкости 11 с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью.
Антипомпажный клапан осевого потока работает следующим образом.
В открытом положении клапана рабочая среда поступает во входную полость Б, с высокой пропускной способностью протекает между внутренним корпусом и наружным корпусом и выходит через выходную полость В.
Для закрытия клапана (см. фиг.1) насосом 12 через обратный клапан 13, распределители 14 и 15 в левую полость гидроцилиндра 2 под высоким давлением поступает рабочая жидкость. Поршень 3 вместе с закрепленным на штоке 6 плунжером 7 перемещается вправо и перекрывает выходную полость В клапана, вытесняя при этом рабочую жидкость из правой полости гидроцилиндра 2 в полость под поршнем 9 пружинного аккумулятора 8 и, заставляя поршень 9 перемещаться вверх и сжимать пакет тарельчатых пружин 10.
Для открытия клапана левая полость гидроцилиндра 2 через распределители 14 и 15 соединяется с емкостью 11 с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью. Под действием пакета тарельчатых пружин 10 поршень 9 перемещается вниз, вытесняя рабочую жидкость в правую полость гидроцилиндра 2 и заставляя поршень 3 перемещаться влево вместе с закрепленным на штоке 6 плунжером 7, открывающим выходную полость В клапана. При этом в конце хода рабочая жидкость вытесняется через дроссельное отверстие 5 во фланце 4 (см. фиг.2), обеспечивая торможение поршня 3.
Ручной насос 17 используется для ручного режима управления перемещением плунжера 7 и восполнения утечек рабочей жидкости из гидроцилиндра 2 и пружинного аккумулятора 8.
Распределитель 16 включается для подключения насоса 12 высокого давления в автоматическом режиме или ручного насоса 17 в ручном режиме восполнения утечек рабочей жидкости из гидроцилиндра 2 и пружинного аккумулятора 8.
Использование невзрывопожароопасной рабочей жидкости в клапане осевого потока повышает экологическую безопасность окружающей
среды, за счет замкнутого цикла ее использования снижает взрывопожароопасность при эксплуатации. Подача рабочей жидкости насосом 9 под высоким давлением позволяет использовать гидроцилиндр 2 и пружинный аккумулятор 8 меньшего диаметра и соответственно и веса. Независимость гидропривода от давления в трубопроводе повышает надежность работы антипомпажного клапана осевого потока. Работа клапана осевого потока аналогична и в режиме регулирования рабочей среды. Наличием разгруженного плунжера, не требующего мощного привода, в сочетании с накопленной энергией пружинного аккумулятора достигается экстренное открытие или перекрытие потока рабочих сред жидкостей и газов, что особенно важно для антипомпажного регулирования компрессоров.
Промышленная применимость очевидна. Антипомпажный клапан осевого потока прошел опытную проверку в ООО НПЦ «Анод» и доказал свое преимущество по сравнению с прототипом.