КЛАПАН ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ ЗАПОРНЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ

Полезная модель относится к области арматуростроения, в частности к отсечным (аварийным) и запорно-регулирующим клапанам, может быть использована в теплоэнергетических системах с водогрейными котлами на тепловых станциях, в вакуумных системах, в нефтехимическом, газовом оборудовании и в других отраслях машиностроения.
Известен клапан предохранительный запорный, содержащий крышку с сальниковым узлом, уплотняющим шток клапана, корпус с седлом и входным и выходным патрубками, запорный орган с пружиной и штоком клапана, заключенный в кожух привод, имеющий шток, пружину, две серьги, втягивающий электромагнит с якорем, рычаг, электродвигатель и узел управления, имеющий цепи управления электромагнитом и реверсивным управлением электродвигателя (Патент РФ №2135873 по Кл. F16K 31/56 от 23.07.1998 г.).
Данный клапан предохранительный запорный обеспечивает повышенную надежность, безопасность конструкции и расширение функциональных возможностей. Недостатками такого клапана являются низкая надежность из-за подгорания контактов узла управления, обусловленное колебаниями напряжения промышленной сети, и недостоверности информированности положения клапана.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является клапан предохранительный запорный автоматический, содержащий крышку, направляющий цилиндр, жестко укрепленный на крышке и на верхнем конце которого установлен сальник, уплотняющий проход штока клапана, втулку, которая с помощью разрезного кольца установлена на штоке клапана, причем пружина клапана размещена соосно на штоке между цилиндром и втулкой, корпус с седлом, входной и выходной патрубки, запорный узел, трехплечный рычаг с жестко скрепленной на нем осью, которая установлена на закрепленной к основанию опоре с возможность углового перемещения трехплечного рычага, на котором установлены втягивающий и удерживающий электромагниты, причем якорь втягивающего электромагнита соединен через серьгу с подпружиненным штоком, который через другую серьгу шарнирно с соединен с фиксатором, вспомогательный рычаг, установленный на оси трехплечного рычага, а на его длинном плече закреплены соосно с фиксатором фиксирующий палец, однооборотный электрический механизм, рычаг которого соединен с вспомогательным рычагом, электрическую схему управления, содержащую ключ, мостовой выпрямитель, контактор с одним размыкающим и тремя замыкающими парами контактов, первая пара которых и размыкающая пара имеют общую точку соединения с фазой сети и выводом ключа, а другой вывод ключа соединен с двумя другими замыкающими парами контактов, причем один из входов выпрямителя имеет общую точку соединения с нейтралью сети и одними выводами катушек контактора и втягивающего электромагнита, при этом выход мостового выпрямителя подключен к обмотке удерживающего электромагнита (Патент РФ №82268 по Кл. F16K 31/02 от 25.09.2008 г.).
Данный клапан предохранительный запорный автоматический позволяет снизить потребление электрической энергии за счет применения рычажной системы, в которую входит двухплечный рычаг с соотношением плеч меньше единицы и увеличить функциональные характеристики за счет управления арматурой большего условного прохода, устанавливаемой на трубопроводах среднего и высокого давления. Недостатком такого клапана являются низкая надежность из-за подгорания контактов электрической схемы управления, обусловленное колебаниями напряжения промышленной сети, и недостоверности информативности положения клапана.
Задача, на решение которой направлена предполагаемая полезная модель, заключается в повышении надежности клапана и обеспечении информированности положения клапана.
Поставленная задача решается за счет того, что в клапан предохранительный запорный автоматический, содержащий крышку, направляющий цилиндр, жестко укрепленный на крышке и на верхнем конце которого установлен сальник, уплотняющий проход штока клапана, втулку, которая с помощью разрезного кольца установлена на штоке клапана, причем пружина клапана размещена соосно на штоке между цилиндром и втулкой, корпус с седлом, входной и выходной патрубки, запорный узел, трехплечный рычаг с жестко скрепленной на нем осью, которая установлена на закрепленной к основанию опоре с возможностью углового перемещения трехплечного рычага, на котором установлены втягивающий и удерживающий электромагниты, причем якорь втягивающего электромагнита соединен через серьгу с подпружиненным штоком, который через другую серьгу шарнирно соединен с фиксатором, вспомогательный рычаг, установленный на оси трехплечного рычага, а на его длинном плече закреплены соосно с фиксатором фиксирующий палец, однооборотный электрический механизм, рычаг которого соединен с вспомогательным рычагом, электрическую схему управления, содержащую ключ, мостовой выпрямитель, контактор с одним размыкающим и тремя замыкающими парами контактов, первая пара которых и размыкающая пара имеют общую точку соединения с фазой сети и выводом ключа, а другой вывод ключа соединен с двумя другими замыкающими парами контактов, причем один из входов выпрямителя имеет общую точку соединения с нейтралью сети и одними выводами катушек контактора и втягивающего электромагнита, при этом выход мостового выпрямителя подключен к обмотке удерживающего электромагнита, введены блок концевых выключателей, установленный на среднем от оси вращения плече трехплечного рычага, и два варистора, один из которых включен параллельно удерживающей катушке электромагнита, а второй включен параллельно паре размыкающих контактов электрического механизма, которая включена между другим входом выпрямителя и другим выводом втягивающего электромагнита.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид клапан предохранительный запорный автоматический и разрез А-А.
На фиг.2 показана электрическая схема управления запорным клапаном.
В клапане предохранительном запорном автоматическом введены следующие обозначения: корпус 1 клапана, седло 2, входной 3 и выходной 4 патрубки, крышка 5, шток клапана 6, направляющий цилиндр 7, сальник 8, втулка 9, разрезное кольцо 10, запорный узел 11, основание 12, опора 13, трехплечный 14 и вспомогательный 15 рычаги, ось этих рычагов 16, шток 17, пружина 18, фиксатор 19, две серьги 20, однооборотный электрический механизм 21 с рычагом 22, втягивающий 23 и удерживающий 24 электромагниты, фиксирующий палец 25, блок концевых выключателей 26, пружина клапана 27 и контактор 28.
На электрической схеме управления клапана (фиг.2) показаны: электрическая часть однооборотного механизма 21, катушки электромагнитов: втягивающая 23 и удерживающая 24, две пары 29, 30 замыкающих контактов блока концевых выключателей 26, три пары 31, 32, 33 замыкающих и размыкающая пара 34 контактов контактора 29, ключ 35 и варисторы 37 и 38.
Клапан предохранительный запорный автоматический состоит из корпуса 1 с входным 3 и выходным 4 патрубками, крышки 5, на которой установлен направляющий цилиндр 7, запорного узла 11, штока клапана 6.
Для предотвращения утечки рабочей среды на верхнем конце направляющего цилиндра установлен сальник 8. Запорный узел 11 прижимается к седлу 2 пружиной клапана 27, которая расположена между цилиндром 7 и втулкой 9, установленной с помощью разрезного кольца 10 на штоке клапана 6.
Привод штока клапана смонтирован на основании 12 и содержит однооборотный электрический механизм 21 с рычагом 22, трехплечный рычаг 14 с жестко укрепленной на нем осью 16, при помощи которой рычаг 14 имеет возможность углового перемещения на опоре 13, закрепленной на основании 12. На плече рычага 14 установлены втягивающий 23 и удерживающий 24 электромагниты, причем якорь электромагнита 23 через серьгу 20 и подпружиненный пружиной 18 шток 17 соединен с фиксатором 19, который имеет возможность при рабочем ходе якоря электромагнита 23 поворачиваться на угол 45 градусов, а обратный ход обеспечивает пружина клапана 27.
На оси 16 установлен вспомогательный рычаг 15, который является связующим звеном между шарнирно соединенными трехплечным рычагом 14 и рычагом 22 однооборотного электрического механизма 21. На конце вспомогательного рычага 15 соосно с фиксатором 19 установлен фиксирующий палец 25, который входит в гнездо фиксатора 19 в закрытом положении запорного клапана и удерживается там при открытом положении клапана. Соотношение плеч рычага 14 определяется крутящим моментом однооборотного электрического механизма 21 и необходимым давлением рабочей среды в трубопроводе.
Схема управления содержит цепь реверсированного управления электродвигателем М однооборотного электрического механизма 21 с группой концевых выключателей, состоящая из последовательно соединенных замкнутой пары контактов 34 контактора 30, размыкающей пары контактов одного из группы концевого выключателя механизма 21 и клеммы электродвигателя М прямого вращения, а также из последовательно соединенных пары разомкнутого контакта 31 контактора 28, замыкающей пары контактов группы концевого выключателя механизма и клеммы электродвигателя М обратного вращения, причем пары контактов 31 и 30 контактора 28 имеют общую точку соединения с фазой сети, а нейтраль соединена с клеммой электродвигателя М.
Цепь управления электромагнитами содержит соединение ключа 35 с общей точкой соединения двух пар замыкающих контактов группы концевых выключателей механизма 21, двух пар 32, 33 замыкающих контактов контактора 28 и одним выводом катушки контактора 28, а второй вывод соединен с общей точкой соединения нейтрали сети, одним из выводов катушки втягивающего электромагнита 23 и одним из входов мостового выпрямителя 36, выход которого соединен с параллельной цепью катушки удерживающего электромагнита 24 и варистора 36, при этом другой вывод катушки втягивающего электромагнита 23 подсоединен через другую размыкающую пару контактов группы концевого выключателя механизма 21 к замыкающему контакту 33 контактора 28, причем размыкающая пара контактов зашунтирована варистором 37.
Клапан предохранительный запорный автоматический работает следующим образом.
При отсутствии напряжения питания клапан находится в закрытом положении, а трехплечный рычаг - в произвольном. При подаче сетевого напряжения на клапан электродвигатель М при помощи рычажной системы 14-15-22 устанавливает трехплечный рычаг в крайнее нижнее положение, а контакт 30 блока концевых выключателей 26 замыкается, что подтверждает исходное положение «Клапан закрыт», а электродвигатель М механизма 21 обесточивается за счет размыкания пары замыкающих контактов группы концевых выключателей, которая соединена с контактом 34 контактора 28, а пара замыкающих контактов механизма, которая соединена с контактом 32 контактора 28, замыкается. При этом фиксирующий палец 25 находится в гнезде фиксатора 19 вспомогательного рычага 15.
При включении ключа 35 сетевое напряжения подается на контактор 29, который срабатывает, при этом контакт 34 размыкается, а контакты 31, 32, 33 - замыкаются, и питающее напряжение сети поступает на обмотку обратного хода электродвигателя механизма 21 и катушки электромагнитов 23 и 24. Якорь втягивающего электромагнита 23 начинает втягиваться, поворачивая фиксатор 19 на угол 90 градусов через соединенные шток 17 и серьгу 20, тем самым соединяя рычаги 14 и 15 между собой. Кинематически связанные трехплечный 14 и вспомогательный 15 рычаги плавно поворачиваются вокруг оси 16, приводя запорный клапан за счет обратного хода электродвигателя 31 в открытое состояние, и пружина клапана 27 сжимается. Когда запорный клапан полностью откроется, срабатывает концевой выключатель 26 и его пара контактов 30 замыкается, что подтверждает исходное положение «Клапан открыт». При этом электродвигатель М обесточиваются, электромагнит 24 остается под напряжением, удерживая клапан в открытом положении.
Для закрытия клапана необходимо разомкнуть ключ 35, контактор 28 обесточивается, напряжение питания с электромагнитов 23 и 24 снимается, а электродвигатель механизма 21 в режиме прямого вращения при помощи плавно устанавливает запорный клапан в исходное положение «закрыто».
При аварийной ситуации, например, при внезапном пропадании напряжения питающей сети, удерживающий электромагнит 24 обесточивается и под действием силы, развиваемой пружиной клапана 27, запорный узел 11 практически мгновенно прижимается к седлу 2, переводя клапан в положение «закрыто».
Таким образом, предложенный клапан предохранительный запорный автоматический позволяет повысить надежность клапана и обеспечить информированность о положении клапана.