УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ КАНАЛА

Полезная модель относится к области управления перепуском газовой среды в системах высокого давления, а именно к клапанам с пневмоприводами, и может быть использована в установках высокого давления в качестве перепускного клапана, когда необходимо зафиксировать положение газового канала в открытом или закрытом состоянии.
7
Известно устройство аналогичного назначения /Быстродействующий клапан. А.С. СССР №117162, опубл. 7.08.85, Б.И. №29, МПК: F 16 K 31/122/, которое содержит размещенную в корпусе запорную иглу, связанную с поршнем, над которым расположена нагрузочная полость, противоположная входному отверстию, сообщенная с источником давления через кран и со сливной полостью через разгрузочный клапан, снабженный уплотнительным элементом. Разгрузочный клапан размещен одним своим торцом в управляющей полости, сообщенной с источником управляющего давления.
Известное устройство имеет следующий недостаток. В случае подачи во входное отверстие рабочей среды под давлением существует опасность утечки ее в атмосферу, поскольку запорная игла не имеет элементов уплотнения.
Известно также устройство /Клапан с пневматическим управлением. Патент Японии №6043875 по заявке №59-253677, опубл. 08.06.94/, которое содержит корпус, внутри которого установлен поршень, находящийся под действием пружины сжатия, жестко закрепленный на штоке, снабженном затвором, который удерживает проточный канал устройства в открытом или закрытом состоянии. В корпусе имеется отверстие, через которое поступает сжатый воздух в случае аварийного изменения контролируемого давления текучей среды. Давление сжатого воздуха действует на подпружиненный
поршень, заставляя его перемещаться, преодолевая сопротивление пружины. При этом происходит закрывание нормально открытого проточного канала или открывание нормально закрытого. Внутренняя часть корпуса полностью закрыта сильфоном от текучей среды, движущейся по проточному каналу.
Известное устройство имеет следующие недостатки. В силу конструктивных особенностей оно не может применяться для перекрытия магистралей высокого давления. Оно предназначено для работы с текучей средой, а не с газом. Если проточный канал нормально открыт, при его запирании на поршень необходимо подать величину управляющего давления, которое обеспечит осевое усилие, необходимое для герметичного запирания канала. В случае, когда рабочая среда находится в области высоких давлений, величина управляющего давления, очевидно, должна быть большой, в связи с небольшой площадью поверхности поршня. Если проточный канал нормально закрыт, пружина должна развивать осевое усилие, необходимое для герметичного запирания канала. Пружина, используемая в данном устройстве, не справится с данной задачей, что следует из ее габаритов. Сильфон, обеспечивающий изоляцию управляющей части устройства от рабочей среды, не сможет выдержать высоких давлений.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является /Пневмоприводной клапан. Патент Японии №7018503 по заявке №61-284638, опубл. 06.03.95/. Оно содержит корпус, внутри которого расположены две камеры, в каждой камере установлен поршень, оба поршня жестко закреплены на штоке, установленном в корпусе с возможностью осевого перемещения. Поршни, обычно, упруго поджаты пружиной сжатия в направлении открывания или закрывания проточного канала запорным элементом, имеющим возможность взаимодействия со штоком. Запорный элемент упруго поджат в направлении открывания проточного канала. В корпусе имеется система подачи и вывода управляющей среды, через которую по сигналу открывания/закрывания в него поступает сжатый воздух. Давление сжатого воздуха действует на подпружиненные поршни, заставляя
их перемещаться, преодолевая сопротивление пружины. При этом происходит закрывание нормально открытого проточного канала или открывание нормально закрытого. Внутренняя часть корпуса полностью закрыта мембраной от текучей среды, движущейся по проточному каналу.
Известное устройство имеет следующие недостатки. Оно предназначено для работы с текучей средой, а не с газом. Если проточный канал нормально закрыт, пружина должна развивать осевое усилие, необходимое для герметичного запирания канала. Пружина, используемая в данном устройстве, не справится с данной задачей, что следует из ее габаритов. Мембрана, обеспечивающая изоляцию управляющей части устройства от рабочей среды, не сможет выдержать высоких давлений.
Задачей настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства, а именно работа в магистралях высокого давления.
При использовании предлагаемого устройства достигается следующий технический результат:
- устройство возможно использовать при работе с газом при высоком давлении (до 300 МПа).
Указанные задача и технический результат достигаются тем, что известное устройство, которое содержит корпус, внутри которого расположены две камеры, в каждой камере установлен поршень, оба поршня жестко закреплены на штоке, установленном в корпусе с возможностью осевого перемещения, запорный элемент с уплотнением, систему подачи и вывода управляющей среды, согласно предлагаемой полезной модели запорный элемент с уплотнением установлен на конце штока и выполнен в виде иглы и седла, уплотнение запорного элемента выполнено в виде набора прокладок, а система подачи и вывода управляющей среды выполнена в виде двух каналов, один из которых соединен с надпоршневыми объемами обеих камер, а другой - с подпоршневым объемом хотя бы одной камеры.
Заявляемое устройство отличается от прототипа тем, что оно содержит запорный элемент, установленный на конце штока и выполненный в виде иглы и седла, уплотнение запорного элемента выполнено в виде набора прокладок, а система подачи и вывода управляющей среды выполнена в виде двух каналов, один из которых соединен с надпоршневыми объемами обеих камер, а другой - с подпоршневым объемом хотя бы одной камеры.
Устройство не содержит пружин, поджимающих поршни в направлении открывания/закрывания канала, а его открывание/закрывание происходит за счет подачи сжатого газа в корпус. Управляющая среда поступает в надпоршневые или подпоршневые объемы камер в зависимости от задачи - закрыть или открыть рабочий канал. Воздействуя на поверхности поршней, она перемещает шток с запорным элементом. Выполнение запорного элемента в виде иглы, установленной на конце штока, и седла позволяет надежно перекрывать рабочий канал. Уплотнение запорного элемента набором прокладок обеспечивает (в отличие от прототипа) герметичность рабочего канала при высоком давлении рабочей среды.
Совокупность признаков заявляемого устройства позволяет работать в условиях высокого давления в системах до 300 МПа.
На фиг.1 представлено устройство для перекрытия канала.
Устройство содержит корпус 1, в котором в изолированных камерах 2 и 3 установлены поршни 4 и 5, жестко закрепленные на штоке 6. На штоке установлен запорный элемент - игла 7, уплотнение которой осуществляется втулкой 8 и набором сальников 9, установленных в крестовине 10 с рабочим каналом. В корпусе 1 выполнены каналы 11 и 12 для подачи управляющего давления. Канал 11 соединен с надпоршневыми объемами камер 2 и 3, а канал 12 соединен хотя бы с одним из подпоршневых объемов камер 2 и 3.
Устройство для перекрытия канала работает следующим образом:
Герметизация иглы 7 в крестовине 10 осуществляется при закручивании корпуса 1 относительно крестовины 10. При этом через втулку 8 происходит раздавливание набора сальников 9. При необходимости закрытия канала в
крестовине 10 происходит подача управляющего давления в надпоршневые объемы корпуса 1 через канал 11. Давление сжатого газа, приложенное к верхним поверхностям поршней 4 и 5, преобразуется в направленное вниз осевое усилие, воздействующее на шток 6 с запорным элементом 7, в результате чего закрывается канал в крестовине 10. При этом перепуск газовой среды из подпоршневого объема камеры 2 осуществляется через канал 12, а из подпоршневого объема камеры 3 через дренажный канал 13.
При необходимости открытия рабочего канала в крестовине 10 происходит подача управляющего давления в подпоршневой объем камеры 2 через канал 12. Возможен вариант, когда управляющее давление подается одновременно в подпоршневые объемы камер 2 и 3. Давление сжатого газа, приложенное к нижней поверхности поршня 4 (или поршней 4 и 5), преобразуется в направленное вверх осевое усилие, воздействующее на шток 6 с запорным элементом 7, в результате чего открывается канал в крестовине 10. При этом перепуск газовой среды из надпоршневых объемов камер 2 и 3 осуществляется через канал 11. Для подачи и перепуска управляющего давления в каналы 11 и 12 устанавливаются управляющие электромагнитные клапаны.
Была изготовлена опытная партия, состоящая из 12 устройств для перекрытия канала, которые успешно прошли аттестационные испытания: на прочность - элементов корпуса пневматического привода; на герметичность - газовых полостей привода с управляющим давлением; испытания на работоспособность, при которых проверялись качество уплотнения комплекта сальников, и надежность запирания газового канала при различных значениях управляющего и рабочего давления.
Устройства успешно прошли испытания рабочим давлением до 300 МПа при проведении работ с применением установок высокого давления.