Двухзапорный клапан
TWO-WAY VALVE

Изобретение относится к арматуростроению в частности, к трубопроводной арматуре энергетических установок, характеризующихся сложными условиями эксплуатации с потенциально опасной средой.
Предлагаемое изобретение может быть использовано в качестве запорного отсечного устройства, размещенного после парогенератора и обеспечивающего двойное перекрытие проходного сечения паропровода подачи пара в турбину.
Известен клапан, содержащий корпус с седлами и взаимодействующие с ними два запорных органа, управляемые двумя штоками, связанными с комбинированным приводом (см., например, патент US 2009/0094970 кл. F01N 7/00, 2009 г.).
Указанный клапан обеспечивает отсечение аварийной среды повышенных параметров при отсечении паропровода со стороны осевого патрубка. Герметичность запорных органов при этом обеспечивается за счет действия перепада давления рабочей среды на запорные органы, создавая эффект самоуплотнения. Цельное (единой деталью) изготовление запорных органов со штоками исключает самоустановку запорных органов относительно уплотнительных седел корпуса, что может вызвать возможность перекосов при перекрытии проходного сечения и снижает герметичность клапана.
Недостатком клапана является отсутствие центрирования наружного и внутреннего штоков запорных органов относительно уплотнительных седел корпуса, что также ведет к снижению герметичности запорных органов при перекрытии потока рабочей среды.
Известен двухзапорный клапан, содержащий корпус с осевым и боковым патрубками для прохода рабочей среды и двумя уплотнительными седлами, взаимодействующие с последними основной и дополнительный запорные органы, кинематически связанные с коаксиально расположенными штоками и их независимыми приводами (см. патент RU 2673922 С2 F16K 1/44, F16K 27/02, 2018 г. ).
Известный клапан обеспечивает герметичность запорных органов при повышении давления рабочей среды в аварийных условиях со стороны осевого патрубка при положении «закрыто» за счет эффекта самоуплотнения.
В указанном клапане обеспечивается самоустановка запорных органов относительно уплотнительных седел корпуса за счет кинематически развязанного соединения запорных органов со штоками.
Клапан имеет центрирование запорных органов относительно уплотнительных седел корпуса. При этом центрирование основного запорного органа выполнено на удалении от уплотнительного седла корпуса по внутреннему хвостовику, охватывающему наружный шток, что снижает герметичность при перекрытии проходного сечения ввиду влияния угла возможного перекоса хвостовика на установку запорного органа.
Центрирование наружного штока конструктивно выполнено только в районе узла сальника, центрирование внутреннего штока полностью зависит от одноместного нахождения центрирования наружного штока.
Угловые перекосы наружного и внутреннего штоков, возникающие при их перемещении под усилием от привода отрицательно влияют на установку запорных органов относительно уплотнительных седел корпуса, снижая степень герметичности клапана при закрытии, что ведет к снижению надежности работы клапана в целом.
Техническое решение по патенту RU 2673922 С2 является наиболее близким к предлагаемому по числу общих признаков и решаемой задаче.
Технической задачей является создание двухзапорного клапана, обеспечивающего раздельное центрирование наружного и внутреннего штоков относительно корпуса и запорных органов относительно уплотнительных седел корпуса.
Решение поставленной задачи позволяет повысить герметичность клапана за счет увеличения степени центрирования запорных органов при перекрытии проходного сечения и надежность работы клапана.
Указанная задача решается за счет того, что в двухзапорном клапане, содержащем корпус с осевым и боковым патрубками, основной и дополнительный запорные органы, взаимодействующие с уплотнительными седлами и кинематически соединенные с наружным и внутренним штоками, управляемыми независимыми приводами, основной запорный орган и наружный шток снабжены закрепленными на них элементами центрирования относительно корпуса, выполненными в виде ребер с направляющей цилиндрической обечайкой, а внутренний шток снабжен элементом центрирования в виде центрирующих поясков, разнесенными по длине штока и взаимодействующих с внутренней поверхностью наружного штока.
В момент закрытия клапана под воздействием перекачиваемой рабочей среды может произойти перекос запорных органов, что приведет к снижению герметичности клапана и появлению протечек среды. Снабжение клапана раздельными центрирующими элементами запорных органов и штоков исключает возможность возникновения такой ситуации.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, где:
- на фигу ре 1 показан продольный разрез клапана, положение «закрыто»;
- на фигуре 2 показан разрез А-А фиг. 1;
- на фигуре 3 показан разрез Б-Б фиг. 1.
Двухзапорный клапан содержит корпус 1 с осевым и боковым патрубками, основной 2 и дополнительный 3 запорные органы, соединенные с коаксиально расположенными наружным 4 и внутренним 5 штоками, управляемыми независимыми приводами. Штоки 4 и 5 имеют сальниковые уплотнения в виде сальникового узла 6.
Клапан снабжен раздельными элементами центрирования относительно корпуса 1 основного запорного органа 2 и наружного штока 4 и элементом центрирования внутреннего штока 5 относительно наружного штока 4.
На основном запорном органе 2 закреплен элемент центрирования 7, выполненный в виде ребер, соединенных направляющей цилиндрической обечайкой 8, взаимодействующей с внутренней поверхностью корпуса 1.
На наружном штоке 4 закреплен элемент центрирования 9, выполненный в виде ребер с цилиндрической обечайкой 10, взаимодействующей с внутренней поверхностью корпуса 1.
На внутреннем штоке 5 выполнены два центрирующих пояска 11 и 12, контактирующих с внутренней поверхностью наружного штока 4. Для снижения угла возможного перекоса внутреннего штока 5 центрирующие пояски 11 и 12 разнесены по длине штока 5, причем поясок 11 расположен в районе проходного сечения корпуса 1, а поясок 12 расположен в районе сальникового узла 6.
Наружная поверхность центрирующих поясков 11 и 12 выполнена сферической, что исключает при взаимном относительно друг друга перемещении наружного 4 и внутреннего 5 штоков возникновение задиров, перекосов, защемлений.
Двухзапорный клапан работает следующим образом.
В положении клапана «закрыто», проходное сечение корпуса 1 перекрыто по двум уплотнениям, обеспеченным основным 2 и дополнительным 3 запорными органами. При движении внутреннего штока 5 вниз усилие от привода передается на дополнительный запорный орган 3, перемещая его в положение «открыто».
При движении наружного штока 4 вниз усилие от привода передается на основной запорный орган 2, перемещая его в положение «открыто».
При движении наружного 4 и внутреннего 5 штоков вверх происходит поочередное закрытие основного 2 и дополнительного 3 запорных органов.
Наружный шток 4 центрируется при перемещении в районе проходного сечения корпуса 1 за счет направляющей цилиндрической обечайки 10 элемента центрирования 9.
Основной запорный, орган 2, перемещаясь вверх до упора в уплотнительное седло корпуса 1, центрируется относительно корпуса 1 за счет направляющей обечайки 8 элемента центрирования 7.
Такое конструктивное исполнение элементов центрирования наружного штока 4 и основного запорного органа 2 обеспечивает независимое их центрирование без негативного влияния друг на друга при работе клапана на открытие и закрытие, улучшая при этом степень герметичности по уплотнительным седлам и повышая надежность работы клапана.
Центрирование внутреннего штока 5 относительно внутренней поверхности наружного штока 4 по двум центрирующим пояскам 11 и 12 исключает его влияние при перекосе на центрирование дополнительного запорного органа 3 относительно уплотнительного седла корпуса, что также повышает герметичность по уплотнительному седлу корпуса 1 и надежность работы клапана в целом.