ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО БЛОКА ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНОВ

Настоящая полезная модель относится к технике транспортирования газа или жидкостей и может быть использована для установки на трубопроводах в составе блоков предохранительных клапанов.
Известно «Переключающее устройство блока предохранительных клапанов» (патент на изобретение РФ 2134832, МПК F16K 11/10, опубл. 20.08.1999 г.), содержащее корпус с входным каналом и двумя выходными каналами, имеющими соосно расположенные седла. Между седлами и соосно им расположен затвор двустороннего действия с уплотнителями, разгрузочными каналами и опорными торцами (золотниками), и взаимодействующий с ним шток, кинематически соединенный с винтовым приводом с маховиком, расположенным за пределами корпуса переключающего устройства. При этом затвор двустороннего действия расположен на штоке и с ним образует консоль, упирающуюся в корпус свободной от затвора частью. Каждый из выходных каналов соединен с входом предохранительного клапана. Причем затвор установлен на штоке с возможностью осевого перемещения, которое ограничено упором, выполненным на штоке. С разных сторон затвора выполнены сквозные разгрузочные каналы, по два с каждой стороны от штока и на одинаковом расстоянии от него. Для перекрытия этих каналов затвор снабжен двумя подпружиненными запорными элементами, расположенными с разных сторон затвора и установленными на штоке и соосно нему и перемещаемыми упором штока в сторону открытия/закрытия соответствующих разгрузочных каналов. Эффективная площадь впускных клапанов запорного элемента меньше эффективной площади затвора, а контактирующие поверхности затвора и седла выполнены конусообразными.
Это известное переключающее устройство блока предохранительных клапанов выбирается в качестве прототипа, так как оно имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Однако этот прототип имеет существенные недостатки, а именно:
- ограничение допустимого давления в магистрали из-за большой площади подпружиненных запорных элементов, так как при большом давлении потребуются значительные усилия для их переключения;
- сложно обеспечить требуемую герметичность устройства из-за высокой вероятности неточной установки затвора внутри устройства, обусловленной консольным расположением затвора на штоке;
- имеется риск травмирования обслуживающего персонала при демонтаже предохранительного клапана из-за отсутствия устройства сброса давления до клапана.
Задачей настоящей полезной модели является создание нового переключающего устройства блока предохранительных клапанов с достижением следующего технического результата: повышение функциональности переключающего устройства за счет расширения диапазона рабочих давлений и температур при одновременном упрощении его изготовления и сборки, а также обеспечение безопасности при проведении работ по демонтажу предохранительных клапанов.
Поставленная задача решена за счет того, что:
- каждый односторонний затвор размещен и зафиксирован в расположенной в расточке каждого выходного канала направляющей, внутри которой образовано седло;
- каждый сквозной разгрузочный канал образован из осевого разгрузочного канала, выполненного в вершине золотника каждого одностороннего затвора, и сопряженных с ним сквозных каналов, выполненных в корпусе каждого одностороннего затвора под углом к его оси;
- шток выполнен сборно-разборным и образован из двух симметрично расположенных штоков, соединенных с помощью втулки и зафиксированных в ней, при этом втулка снабжена устройством передачи движения от привода;
- свободная от втулки часть каждого из этих штоков выполнена как одно целое с подпружиненным запорным элементом и зафиксирована внутри соответствующего одностороннего затвора, с возможностью (в результате своего перемещения) перекрытия осевого разгрузочного канала и перемещения одностороннего затвора в сторону открытия/закрытия соответствующего выходного канала;
- в направляющей перед седлом выполнены сквозные отверстия, расположенные с возможностью взаимодействия со сквозными каналами, образованными в каждом одностороннем затворе.
Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что в переключающем устройстве блока предохранительных клапанов, содержащем корпус с одним входным каналом и двумя соосно выполненными выходными каналами, имеющими в своих расточках седла, при этом между седлами и соосно им расположен двусторонний затвор, образованный из штока и кинематически связанных с ним и соосно расположенных относительно него двух односторонних затворов, имеющих соответственные золотники, при этом шток приводится в движение приводом, причем в односторонних затворах выполнены сквозные разгрузочные каналы, для перекрытия которых на штоке имеются два подвижных подпружиненных запорных элемента, расположенных соосно штоку, согласно настоящей полезной модели, каждый односторонний затвор размещен и зафиксирован в расположенной в расточке каждого выходного канала направляющей, внутри которой образовано седло, каждый сквозной разгрузочный канал образован из осевого разгрузочного канала, выполненного в вершине золотника каждого одностороннего затвора, и сопряженных с ним сквозных каналов, выполненных в корпусе каждого одностороннего затвора под углом к его оси, шток выполнен сборно-разборным и образован из двух симметрично расположенных штоков, соединенных с помощью втулки и зафиксированных в ней, при этом втулка снабжена устройством передачи движения от привода, причем свободная от втулки часть каждого из этих штоков выполнена как одно целое с подпружиненным запорным элементом и зафиксирована внутри соответствующего одностороннего затвора, с возможностью (в результате своего перемещения) перекрытия осевого разгрузочного канала и перемещения одностороннего затвора в сторону открытия/закрытия соответствующего выходного канала, при этом в направляющей перед седлом выполнены сквозные отверстия, расположенные с возможностью взаимодействия со сквозными каналами, образованными в каждом одностороннем затворе.
Возможен вариант развития основного технического, заключающийся в том, что устройство передачи движения от привода к втулке образовано из вилки, установленной посередине втулки и имеющей возможность поворота на определенный угол вокруг оси, при этом вилка закреплена на валу, приводимом в движение приводом.
Возможен еще вариант развития основного технического, заключающийся в том, что привод выполнен в виде рукоятки с фиксатором, имеющим три установочных положения.
Возможен еще вариант развития основного технического, заключающийся в том, что выходные каналы снабжены устройством сброса давления.
Таким образом, заявляемое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить функциональность переключающего устройства путем расширения диапазона рабочих давлений и температур за счет обеспечения возможности постепенного сброса давления, поскольку при работе с двусторонним затвором не требуется значительных усилий, благодаря выполнению в каждом одностороннем затворе сквозных разгрузочных каналов, как угодно малого диаметра, состоящих из осевого разгрузочного канала и сквозных каналов. Одновременно с повышением функциональности достигается упрощение процесса изготовления и сборки и юстировки переключающего устройства за счет выполнения двустороннего затвора и взаимодействующего с ним штока сборно-разборными и фиксированного расположения каждого одностороннего затвора в соответствующей направляющей. Направляющие обеспечивают прямолинейное перемещение одностороннего затвора, исключая его повороты относительно оси, и обеспечивая тем самым стабильность герметичности уплотнения за счет плотного прилегания золотника одностороннего затвора к седлу. Кроме того заявляемое устройство технологично в изготовлении, обработка корпусных и отдельных деталей не требует специализированного оборудования. Для уплотнения используются стандартизованные элементы. Обеспечение герметичности достигается традиционными методами (притиркой).
Благодаря наличию устройства сброса давления обеспечивается безопасность при проведении работ по демонтажу предохранительных клапанов, поскольку оно позволяет постепенно уменьшать давление в выходных каналах под предохранительными клапанами.
Сущность заявляемой полезной модели и возможность ее практической реализации поясняется приведенным ниже описанием и чертежами.
Фиг.1 - Блок предохранительных клапанов.
Фиг.2 - Переключающее устройство блока предохранительных клапанов (закрыты правый золотник и правый подпружиненный запорный элемент).
Фиг.3 - Переключающее устройство блока предохранительных клапанов (открыт правый подпружиненный запорный элемент).
1 - предохранительный клапан;
2 - переключающее устройство;
3 - корпус;
4 - входной канал;
5 - выходной канал;
6 - направляющая;
7 - двусторонний затвор;
8 - шток;
9 - односторонний затвор;
10 - привод;
11 - штифт;
12 - золотник;
13 - осевой разгрузочный канал;
14 - сквозной канал;
15 - шток;
16 - шток;
17 - втулка;
18 - штифт;
19 - устройство передачи движения;
20 - подпружиненный запорный элемент;
21 - штифт;
22 - сквозное отверстие;
23 - вилка;
24 - вал;
25 - рукоятка;
26 - фиксатор;
27 - устройство сброса давления.
Блок предохранительных клапанов (Фиг.1) содержит два предохранительных клапана 1 и переключающее устройство 2.
Переключающее устройство 2 блока предохранительных клапанов 1 (Фиг.2, 3) состоит из корпуса 3, через который проходит рабочая среда. В корпусе 3 выполнены один входной канал 4, через который подается рабочая среда, и два соосно расположенных выходных канала 5, каждый из которых соединен с соответствующим предохранительным клапаном 1.
В расточке каждого выходного канала 5 расположена направляющая 6, внутри которой образовано седло (на чертеже показано условно).
Между образованными в расточках выходных каналов 5 седлами (на чертеже показано условно) и соосно им расположен двусторонний затвор 7, который состоит из штока 8 и двух кинематически связанных со штоком 8 и соосно расположенных относительно него односторонних затворов 9. При этом шток 8 приводится в движение приводом 10.
Каждый односторонний затвор 9 размещен и зафиксирован в направляющей 6 с помощью штифта 11.
Каждый односторонний затвор 9 имеет золотник 12, контактирующий с упомянутым седлом (на чертеже показано условно), а в корпусе каждого одностороннего затвора 9 выполнены сквозные разгрузочные каналы, каждый из которых образован из осевого разгрузочного канала 13, выполненного в вершине золотника 12, и сопряженных с ним сквозных каналов 14, выполненных под углом к оси одностороннего затвора 9 и соединяющих внутреннюю полость корпуса 3 с осевым разгрузочным каналом 13.
Шток 8 выполнен сборно-разборным и образован из двух симметрично расположенных штоков 15 и 16, соединенных с помощью втулки 17 и зафиксированных в ней штифтами 18, при этом втулка 17 снабжена устройством 19 передачи движения от привода 10.
Свободная от втулки 17 часть каждого из штоков 15 и 16 выполнена в виде подпружиненного запорного элемента 20 и зафиксирована с помощью штифта 21 внутри соответствующего одностороннего затвора 9, с возможностью (в результате своего перемещения) перекрытия осевого разгрузочного канала 13 и перемещения одностороннего затвора 9 в сторону открытия/закрытия соответствующего выходного канала 5. При этом штифты 21 имеют небольшой свободный ход для обеспечения поджатия запорного элемента 20 пружинами (на чертеже показано условно).
В направляющей 6 перед образованным седлом выполнены сквозные отверстия 22, расположенные с возможностью взаимодействия со сквозными каналами 14, образованными в каждом одностороннем затворе 9.
Устройство 19 передачи движения от привода 10 к втулке 17 может быть образовано из вилки 23, установленной посередине втулки 17 и имеющей возможность поворота на определенный угол вокруг оси, при этом вилка 23 закреплена на валу 24, приводимом в движение приводом 10.
Привод 10 может быть выполнен в виде рукоятки 25 с фиксатором 26, имеющим три установочных положения: верхнее (открыты левые и правые золотники 12 и подпружиненные запорные элементы 20 - в работе находятся оба предохранительных клапана 1), крайнее правое (закрыты правые золотник 12 и подпружиненный запорный элемент 20 - в работе находится левый предохранительный клапан 1), крайнее левое (закрыты левые золотник 12 и подпружиненный запорный элемент 20 - в работе находится правый предохранительный клапан 1).
Выходные каналы 5 могут быть снабжены устройством 27 сброса давления, в качестве которого может применяться, например, винт для сброса давления.
Каждый золотник 12 имеет диаметр, достаточный для обеспечения требуемого расхода рабочей среды, а благодаря наличию штифта 11 исключается его поворот относительно седла, что обеспечивает стабильность герметичности уплотнения.
Подпружиненные запорные элементы 20 имеют значительно меньший диаметр, чем золотники 12, для уменьшения усилия, прилагаемого к рукоятке 25 привода 10 при их открытии.
Подпружиненные запорные элементы 20 имеют два паза, которые обеспечивают возможность их перемещения внутри одностороннего затвора 9 от упора в его уплотнительные поверхности (на чертеже показано условно), до упора в штифты 21, при этом наличие штифтов 21 исключает вращение подпружиненных запорных элементов 20 внутри односторонних затворов 9.
Для обеспечения совместного перемещения подпружиненные запорные элементы 20 и односторонние затворы 9 соединены между собой через втулку 17 штифтами 18, имеющими небольшой свободный ход для обеспечения поджатия запорных элементов 20 пружинами (на чертеже показано условно).
Заявляемое переключающее устройство блока предохранительных клапанов применяют следующим образом.
Рабочая среда подается во входной канал 4 переключающего устройства 2.
Управление переключающим устройством 2 осуществляется рукояткой 25 с фиксатором 26 в три стадии:
1. Открыты левые и правые золотники 12 и подпружиненные запорные элементы 20 (рукоятка 25 поднята вверх);
2. Закрыты правые золотник 12 и подпружиненный запорный элемент 20 (рукоятка 25 в крайнем правом положении);
3. Закрыты левые золотник 12 и подпружиненный запорный элемент 20 (рукоятка 25 в крайнем левом положении).
При открытом положении золотников 12 и подпружиненных запорных элементов 20 (рукоятка 25 в вертикальном положении) среда проходит через оба открытых односторонних затвора 9 на оба предохранительных клапана 1.
При необходимости перекрытия подачи среды в один из предохранительных клапанов 1 (для его замены или проведения с ним регламентных работ) рукоятка 25 переводится в крайнее положение в сторону предохранительного клапана 1 подлежащего замене, при этом золотник 12 одностороннего затвора 9 и подпружиненный запорный элемент 20 прижимаются пружиной к уплотнительным поверхностям, обеспечивая перекрытие подачи среды к соответствующему предохранительному клапану 1. Затем, вывинчивая на один-два оборота винт для сброса давления (устройство 27 сброса давления), сбрасывают давление в выходном канале 5 под предохранительным клапаном 1 для возможности безопасного демонтажа предохранительного клапана 1. При этом герметичность подпружиненного запорного элемента 20 и золотника 12 одностороннего затвора 9 обеспечивается давлением пружины и рабочей среды.
Для ввода в действие предохранительного клапана 1 после его установки рукоятка 25 переводится в вертикальное положение в три этапа:
- на первом этапе закручивается винт для сброса давления (устройство 27 сброса давления);
- на втором этапе рукоятку 25 переводят в сторону центра на неполный угол, до упора подпружиненного запорного элемента 20 в штифт 21. После открытия подпружиненного запорного элемента 20 рабочая среда через открытый подпружиненный запорный элемента 20 заполняет выходной канал 5 под предохранительным клапаном 1, при этом выравнивается давление по обе стороны золотников 12 односторонних затворов 9;
- на третьем этапе, при отсутствии перепада давления на золотнике 12 одностороннего затвора 9, рукоятку 25 переводят в среднее положение без приложения значительного усилия, золотник 12 одностороннего затвора 9 открывает проходное сечение для прохода рабочей среды в оба выходных канала 5 с требуемым в момент срабатывания предохранительного клапана 1 расходом.
Причем величина диаметра осевого разгрузочного канала 13 обратно пропорциональна квадрату величины давления во входном канале 4.
Таким образом, достигается технический результат заявляемой полезной модели, а именно: повышение функциональности переключающего устройства за счет расширения диапазона рабочих давлений и температур при одновременном упрощении его изготовления и сборки, а также обеспечение безопасности при проведении работ по демонтажу предохранительных клапанов.