КЛАПАННАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ФЛАНЦЕВОЙ ЗАДВИЖКИ
VALVE DESIGN FOR FLANGED GATE VALVE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области фланцевых задвижек.
Уровень техники
Фланцевые задвижки обычно используются в трубопроводах для перекрытия потока текучей среды, проходящей по трубопроводу. К типичным областям использования таких устройств относится бортовое оборудование химических судов, нефтеналивных танкеров, вспомогательных судов и буровых установок. Они могут также использоваться на береговых промышленных сооружениях, в частности на предприятиях перерабатывающих отраслей промышленности, таких как нефтеперегонные заводы, терминалы и химические заводы. Часто они проектируются для установки внутри трубопровода и устанавливаются в процессе строительства завода или монтажа емкости. Возможны также модификации. Задвижки предусмотрены для жидкостей, нефтепродуктов, растворителей, химикатов, газов, паров и воды. Когда идет поток текучей среды, клапанный элемент фланцевой задвижки находится не внутри корпуса задвижки, а выведен с пути потока и расположен в камере.
Обычно клапанные задвижки используются в местах и в ситуациях, где задвижка должна оставаться в открытом или закрытом положении в течение длительного периода времени между моментами, когда она приводится в действие. Другие типы клапанов, например поворотная заслонка, могут застревать из-за возникновения отложений или коррозии (ржавчины) после пребывания в одном и том же положении в течение длительного периода времени. В этом отношении фланцевая задвижка представляет собой гораздо более надежное устройство, так как сохраняется прямой доступ к клапанному элементу задвижки даже тогда, когда его эксплуатация усложнена. Когда нужно использовать фланцевую задвижку, прежде всего, следует перекрыть поток текучей среды через фланцевую задвижку. Это осуществляется закрыванием клапана с внешним управлением, например поворотной заслонки. После этого корпус фланцевой задвижки может быть открыт, и рабочий клапанный элемент может быть установлен или удален. После этого поворотная заслонка может быть открыта снова.
Раскрытие изобретения
В частности, настоящее изобретение относится к клапанной конструкции для обеспечения нулевой утечки через фланцевую задвижку, при этом фланцевая задвижка содержит два диска, которые выполнены с возможностью создания уплотнения соответственно выше и ниже по потоку для обеспечения полного уплотнения согласно требованиям и с возможностью выдвижения в закрытую камеру для обеспечения полной проходимости потока через фланцевую задвижку.
Для таких задвижек должны применяться самые строгие меры безопасности. Одно из требований заключается в том, что они должны быть абсолютно надежными и безопасными с точки зрения возникновения утечки при их использовании, т.е. должны поддерживать закрытое состояние трубопровода. Если утечка все-таки происходит, то такая утечка должна быть выявлена, а также должна иметься возможность выполнения в отношении нее необходимых процедур. Это означает, что функционирование фланцевой задвижки и функционирование клапанной конструкции должны быть полностью автоматизированы.
Это достигается за счет описанной во вступительной части конструкции, которая отличается тем, что основание, или дно, фланцевой задвижки сообщается по текучей среде с впуском первого управляемого клапана, выпуск которого сообщается по текучей среде с впуском второго управляемого клапана, и предусмотрена камера для текучей среды, сообщающаяся по текучей среде с выпуском первого управляемого клапана и впуском второго управляемого клапана, причем через выпуск второго управляемого клапана может быть осуществлен слив, а указанные управляемые клапаны выполнены с возможностью приведения в действие сигналом от предусмотренного датчика или датчиков.
Общества, которые занимаются сертификацией, устанавливают строгие требования для такого первого клапана, который должен открываться немедленно после закрытия фланцевой задвижки. Было установлено, что оператор, управляющий фланцевой задвижкой вручную, может забыть открыть первый клапан. С учетом этого существует риск утечки через нижнее по потоку отверстие фланцевой задвижки и нулевая утечка достигнута быть не может.
Предпочтительно первый клапан соединен с исполнительным устройством, управляющим этим первым клапаном.
Предпочтительно второй клапан соединен со вторым исполнительным устройством, управляющим этим вторым клапаном.
В полезном осуществлении настоящего изобретения фланцевая задвижка может быть активирована третьим исполнительным устройством, имеющим соответствующие датчики для регистрации конечных или предельных положений исполнительного устройства, соответствующих в свою очередь открытому и закрытому положениям фланцевой задвижки.
Краткое описание графических материалов
Другие задачи изобретения, которые будут изложены далее, особенности и преимущества которых станут ясными из приводимого ниже описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения, приведены в целях описания и в контексте с прилагаемыми чертежами, на которых:
на фиг.1 схематично показана фланцевая задвижка и соответствующая клапанная конструкция и исполнительное устройство в соответствии с изобретением;
на фиг.2 схематично показан вариант фланцевой задвижки по фиг.1;
на фиг.3 показано продольное поперечное сечение стандартной фланцевой задвижки, которая используется вместе с клапанной конструкцией и исполнительным устройством в соответствии с настоящим изобретением.
Осуществление изобретения
Сначала рассмотрим фиг.1, на которой схематично показана фланцевая задвижка MV для установки в трубопровод, чтобы обеспечить возможность длительного перекрытия потока текучей среды через трубопровод. Фланцевая задвижка MV сама по себе может быть по существу известным устройством, пригодным для данной задачи. Однако задвижка такого типа все-таки должна иметь уплотняющие диски, смещаемые в осевом направлении относительно уплотняемых поверхностей, расположенных вокруг верхнего и нижнего по потоку отверстий. Такая конструкция в основном предназначена для того, чтобы обеспечить оптимальное перекрытие потока и поддерживать нулевой уровень утечек в течение длительного периода времени.
У такого типа фланцевых задвижек MV весь механизм, включая диски 4 задвижки, может быть извлечен из корпуса 1 задвижки, чтобы обеспечить свободный поток через фланцевую задвижку MV, как это будет описано более подробно ниже со ссылкой на фиг.3. Когда возникает необходимость перекрыть поток текучей среды, протекающий через задвижку MV, поток надо сначала перекрыть в другом месте выше по потоку относительно клапанной задвижки MV.
На фиг.1 показано, что исполнительное устройство А1 неподвижно смонтировано в верхней части фланцевой задвижки MV. Исполнительное устройство А1 переводит уплотняющие элементы фланцевой задвижки MV между положениями открыто и закрыто. Кроме того, исполнительное устройство А1 имеет два датчика - один верхний датчик S1 и один нижний датчик S2, которые установлены для того, чтобы регистрировать конечные или предельные позиции исполнительного устройства А1, т.е. регистрировать состояния открыто/закрыто задвижки MV.
Фланцевая задвижка MV имеет корпус с отверстием в нижней части. 90-градусное колено В выходит из отверстия в направлении первого клапана V1. Клапаном V1 можно управлять с помощью исполнительного устройства А2, переводя его между открытым и закрытым положениями. Кроме того, клапан или исполнительное устройство имеет датчик S3, который в состоянии зарегистрировать, открыт клапан V1 или закрыт.
Выпуск клапана V1 сообщается со вторым клапаном V2 через соединение. Второй клапан V2 может подобным же способом управляться с помощью исполнительного устройства A3 - между открытым и закрытым положениями. Также этот клапан V2 и исполнительное устройство A3 содержат датчик S4, который в состоянии определить, открыт клапан V2 или закрыт.
Контейнер С сообщается с соединением, связывающим клапаны V1 и V2. Этот контейнер С может собирать и регистрировать возможные объемы жидкости, которая, вероятно, просочится через расположенную выше по потоку (т.е. со стороны высокого давления) сторону фланцевой задвижки MV. Кроме того, контейнер С содержит датчик S4, который определяет, когда контейнер С заполнен полностью. Клапаны V1 и V2 вместе с контейнером С обычно поставляются в качестве предварительно собранного узла.
На фиг.2 схематично показан один из вариантов фланцевой задвижки по фиг.1, содержащей те же самые компоненты. Этот вариант незначительно отличается своей организацией. Выпускное отверстие в корпусе фланцевой задвижки MV находится на боковой стенке этого корпуса.
Описание клапанной конструкции и режима работы подкреплено фиг.1 и 2. В нормальном рабочем положении фланцевая задвижка MV находится в полностью открытом состоянии. В этой ситуации первый клапан V1 является сливным клапаном, а второй клапан V2 является клапаном утечки, оба этих клапана находятся в закрытом положении. Снова следует указать, что при возникновении необходимости перекрытия потока, проходящего через задвижку, поток должен быть сначала перекрыт в другом месте выше по потоку относительно фланцевой задвижки MV.
Последовательно с таким перекрыванием потока в месте, расположенном выше по потоку, и по команде с панели управления фланцевая задвижка MV закрывается под управлением исполнительного устройства А1 обычным и хорошо известным способом. Датчик S2 передает сигнал на панель управления, когда фланцевая задвижка MV переходит в полностью закрытое состояние. Сигнал немедленно в автоматическом режиме передается на исполнительные устройства А2 и A3, вынуждая их открыть клапаны V1 и V2. Текучая среда из корпуса клапана сразу после закрывания фланцевой задвижки MV будет слита через клапаны V1 и V2. Приблизительно через пятнадцать секунд исполнительное устройство A3 получит сообщение закрыть второй клапан V2.
Возможные утечки текучей среды из-за давления в зоне, расположенной выше по потоку, будут собраны в контейнере С. Емкость контейнера адаптирована к объему или размерам фланцевой задвижки MV.
Если объем утечки приводит к тому, что контейнер С становится полностью заполненным, то датчик S5 передает соответствующий сигнал на панель управления. Такой сигнал представляет собой сообщение о том, что уплотнительное кольцо на верхней по потоку стороне задвижки повреждено и его следует заменить. Для того чтобы определить необходимость выполнения немедленной замены или возможности отсрочки этой операции до тех пор, пока не будет завершена операция загрузки/разгрузки, сигнал передается на исполнительное устройство A3, которое должно открыть второй клапан V2 для опорожнения контейнера С.
Затем примерно через пятнадцать секунд будет подан сигнал на исполнительное устройство A3, которое должно закрыть второй клапан V2 и запустить отсчет местного времени для того, чтобы определить, в течение какого периода времени контейнер С будет заполнен повторно. Затем оператор загрузки/разгрузки принимает решение - существует ли необходимость немедленной замены уплотнительного кольца или нет. Когда операция загрузки/разгрузки закончена, исполнительное устройство A3 открывает второй клапан V2 и объем текучей среды внутри всей клапанной конструкции сбрасывается. Далее по сигналам от оператора закрываются второй клапан V2 и первый клапан V1. После закрывания первого клапана V1 на исполнительное устройство А1 немедленно подается сигнал, по которому должна быть открыта фланцевая задвижка MV. Когда клапанная конструкция не используется, на выпуск второго клапана V2 устанавливается крышка DC для защиты от проникновения пыли.
Следует подчеркнуть, что клапанная конструкция в соответствии с настоящим изобретением может быть поставлена с соблюдением всех известных Международных стандартов и всех известных требований, выдвигаемых Международными обществами по классификации таких устройств. То есть габариты, номинальное значение давления и материалы удовлетворяют установленным требованиям.
На фиг.3 показана типичная хорошо известная модель фланцевой задвижки MV с указанием деталей. Однако в приведенном варианте осуществления она имеет в наличии ручной штурвал 9, в то время как в варианте осуществления, показанном на фиг.1 и 2, установлено исполнительное устройство А1, которое управляет клапаном. Общее описание фланцевой задвижки MV и ее конструкция приведены ниже. Фланцевая задвижка MV содержит корпус 1, шток 5 задвижки, выходящий из корпуса 1, два клапанных элемента в форме дисков 4 и крышку 2, которая обеспечивает доступ к внутренним деталям задвижки. Корпус 1 поставляется с кольцевым рядом отверстий для болтов С (показано только одно отверстие для болта), соответствующих отверстиям для болтов стандартных фланцев трубопроводов (не показаны), в которые обычно устанавливается фланцевая задвижка MV. В корпусе 1 задвижки также находится нижняя пробка 6 для подключения колена В.
Крышка 2 одновременно служит направляющей штока 5 задвижки и штурвала 9. Уплотнительные средства, набивка, уплотнительная субстанция или подобные материалы находятся между крышкой 2 и корпусом 1. Крышка 2 может быть закреплена с использованием соответствующих гаек 8, монтируемых на крепежных болтах 7.
Клапанные элементы в виде дисков 4 могут быть переведены в положение уплотнения относительно седел 4s задвижки, расположенных внутри корпуса 1 задвижки. Клапанные элементы могут быть приведены в движение по направлению к седлам 4s или в направлении от них путем поворота штока 5 задвижки вручную штурвалом 9 или альтернативно исполнительным устройством А1.
Для этого типа фланцевых задвижек MV все устройство целиком, включая клапанные элементы в виде дисков 4, могут быть выведены из корпуса 1, чтобы обеспечить свободный поток через клапан. Как было указано выше, когда имеется необходимость перекрытия потока через задвижку, поток должен быть сначала перекрыт в другом месте выше по потоку относительно фланцевой задвижки MV.