ЗАТВОР КЛИНОВОЙ ЗАДВИЖКИ С КОМПЕНСАЦИЕЙ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, предназначенной для перекрытия потока среды, в частности к затворам клиновых задвижек нефтепроводов и нефтепродуктопроводов.
В настоящее время в качестве запорной арматуры на магистральных и технологических трубопроводах применяются клиновые задвижки. Из-за конструктивных особенностей при герметизации узла затвора клиновой задвижки происходит отсечение внутренней (средней) полости корпуса задвижки от патрубков с созданием замкнутого объема, ограниченного стенками корпуса задвижки и запирающим элементом задвижки. При повышении температуры жидкости из-за нагрева от окружающей среды и солнечной радиации внутри замкнутого объема происходит резкий подъем давления, который может привести к разгерметизации корпусных деталей по отношению к внешней среде или к разрушению корпусных деталей.
Возникает необходимость компенсации избыточного давления в узле затвора, позволяющая выровнять давление в корпусе задвижки и входном патрубке и исключить аварийную ситуацию.
Из уровня техники известней компенсатор давления клиновых задвижек (патент РФ на полезную модель №131116, опубл. 10.08.2013, МПК: F16K 17/00), содержащий перепускной клапан, имеющий полый корпус с входным, выходным и средним каналами для сообщения полости корпуса с входным, выходным патрубками и со средней полостью задвижки соответственно, которое осуществляется посредством соединительных элементов в виде трубок и штуцеров В полости корпуса клапана установлен золотник с возможностью перемещения в сторону меньшего давления среды под действием избыточного давления во входном или выходном каналах или с перекрытием соответствующего канала корпуса клапана, причем золотник установлен в корпусе клапана таким образом, что при перекрытии им входного или выходного канала обеспечивается сообщение среднего канала соответственно с выходным или входным каналом или непосредственно через полость корпус.
Также из уровня техники известен компенсатор давления для задвижки (патент РФ на полезную модель №102734, опубл. 10.03.2011, МПК: F16K 17/18), содержащий перепускной клапан с золотником, соединительные трубки и штуцера, имеющий входной, выходной каналы и канал для сообщения со средней полостью задвижки, причем золотник компенсатора перемещается в сторону меньшего давления среды под действием избыточного давления во входном или выходном патрубке.
Недостатком существующих технических решений является применение компенсатора состоящего из перепускного клапана с системой трубок и штуцеров, которые устанавливаются на задвижке одним из следующих способов: внутри задвижки, сообщая среднюю полость задвижки с входным и выходным патрубками, внутри задвижки с установкой на затворе, снаружи задвижки, сообщая патрубки задвижки со средней полостью, что не исключает их повреждения при эксплуатации и техническом обслуживании.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка конструкции затвора клиновой задвижки с компенсацией избыточного давления с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в повышении надежности затвора клиновой задвижки с компенсацией избыточного давления в условиях реальной эксплуатации.
Техническая проблема решается, а указанный технический результат достигается за счет того, что затвор клиновой задвижки с компенсацией избыточного давления включает клин, установленный в корпус задвижки между двумя седлами, компенсатор давления, имеющий полый корпус с входным, выходным и средним каналами для сообщения полости корпуса компенсатора давления соответственно с входным, выходным патрубками задвижки и со средней полостью задвижки, поршень, установленный в полости компенсатора давления, причем компенсатор давления закреплен в сквозном отверстии, выполненном в теле клина.
Кроме того, указанный технический результат достигается в частных случаях реализации полезной модели за счет того, что:
- клин выполнен цельнолитым;
- компенсатор давления выполнен с возможностью закрепления в теле клина с помощью гайки;
- компенсатор давления герметизирован относительно патрубков задвижки уплотнительными кольцами.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами:
- фиг. 1 - затвор клиновой задвижки в корпусе задвижки (общий вид в разрезе);
- фиг. 2 - компенсатор давления затвора клиновой задвижки в положении перекрытия канала «а»;
- фиг. 3 - компенсатор давления затвора клиновой задвижки в положении перекрытия канала «б».
На указанных чертежах позициями обозначены следующие конструктивные элементы:
1 - корпус задвижки;
2 - клин;
3 - компенсатор давления;
4 - уплотнительное кольцо компенсатора давления;
5 - уплотнительное кольцо компенсатора давления;
6 - гайка;
7 - седло задвижки;
8 - корпус компенсатора давления;
9 - поршень;
10 - резьбовая втулка;
11 - уплотнительное кольцо поршня;
а - входной патрубок задвижки;
б - выходной патрубок задвижки;
в - средняя полость задвижки;
А - входной канал компенсатора давления (канал А);
Б - выходной канал компенсатора давления (канал Б);
В - средний канал компенсатора давления (канал В).
Затвор клиновой задвижки с компенсацией избыточного давления (фиг. 1) представляет собой цельнолитой клин 2, установленный в корпусе 1 задвижки между двумя седлами 7. В сквозном отверстии, выполненном в теле клина 2, при помощи гайки 6 закреплен компенсатор давления 3, выполняющий функцию перепускного клапана. Применение цельнолитого клина 2 упрощает установку компенсатора давления 3 предложенной конструкции.
Компенсатор давления 3 (фиг. 2, 3) имеет полый корпус 8 с входным (канал А), выходным (канал Б) и средним (канал В) каналами для сообщения полости корпуса 8 компенсатора давления соответственно с полостями входного (а), выходного (б) патрубками задвижки и со средней полостью (в) задвижки.
В полости корпуса 8 компенсатора давления установлен поршень 9 с возможностью перемещения в сторону меньшего давления среды под действием избыточного давления в канале А или канале Б с перекрытием соответственно канала Б или канала А корпуса 8 компенсатора давления. При этом поршень 9 установлен в корпусе 8 компенсатора давления таким образом, что при перекрытии им одного из каналов (канала А или канала Б) обеспечивается сообщение канала В, соответственно, с каналом Б или каналом А непосредственно через полость корпуса 8 компенсатора давления. Канал А выполнен в корпусе 8, канал Б выполнен в резьбовой втулке 10, ввинченной в корпус 8. Канал В выполнен в корпусе 8, причем ось канала В перпендикулярна единой оси канала А и канала Б.
Герметизация компенсатора давления 3 относительно входного патрубка задвижки (а) и выходного патрубка (б) задвижки осуществляется при помощи уплотнительных колец 4 и 5 компенсатора давления.
Затвор задвижки с компенсацией избыточного давления работает следующим образом.
При подаче давления во входной (а) патрубок задвижки в канале А компенсатора давления 3 возникает избыточное давление и поршень 9 перемещается внутри корпуса компенсатора давления 8 вправо до упора в резьбовую втулку 10 (фиг. 3), перекрывая канал Б и обеспечивая прямое сообщение среднего канала В и канала А (непосредственно через полость корпуса компенсатора давления 8). Аналогично, при подаче давления в патрубок (б), поршень 9 будет перемещаться в сторону канала А, открывая прямое сообщения канала В и канала Б (фиг. 2). Таким образом, обеспечивается герметичность узла затвора задвижки.
При повышении давления в средней полости задвижки (в) соответственно повышается давление в канале В, и при условии разности давления на входном (а) и выходном (б) патрубках (и соответственно в канале А и канале Б) поршень 9 будет находиться у канала с меньшим давлением, и жидкая рабочая среда будет перепускаться в патрубок с большим давлением.
Таким образом, за счет прямого сообщения входного канала компенсатора давления (канал А) или выходного канала компенсатора давления (канал Б) со средней полостью задвижки (в) непосредственно через полость корпуса компенсатора давления 8 без использования соединительных трубопроводов и штуцеров обеспечивается надежная работа устройства в условиях реальной эксплуатации.