КОМБИНИРОВАННЫЙ ПРИВОД ДВУХЗАПОРНОГО КЛАПАНА

Полезная модель относится к области атомного энергетического машиностроения и может быть использована в трубопроводах с потенциально опасной рабочей средой в качестве запорной арматуры, работающей в составе энергетических установок, характеризующихся сложными условиями эксплуатации, высокими требованиями надежности и максимальными ограничениями массо-габаритных характеристик, например, в составе атомных реакторных установок транспортного назначения в качестве локализующего запорного элемента на паропроводах второго контура.
Конкретная область применения предполагаемой полезной модели - использование в качестве комбинированного привода для управления запорным отсечном устройством, в корпусе которого размещены два уплотнительных седла, с которыми взаимодействуют два затвора, управляемые через телескопические штоки и обеспечивающие двойное перекрытие проходного сечения паропровода.
Известен трехходовый клапан по патенту Германии №206730, кл. 47g 20/01, 1907 г., содержащий корпус с двумя седлами и взаимодействующие с ними основной и дополнительный запорные органы, соединенные с коаксиально расположенными штоками, связанными с приводами, обеспечивающими независимое перемещение запорных органов. Назначение этой конструкции - перераспределение потоков рабочей среды, в качестве отсечного устройства ее использовать невозможно.
Известен клапан по патенту Швейцарии №3734134 F16K 1/02, 1969 г. с корпусом, двумя запорными органами, соединенными с двумя коаксиально расположенными внутренним и наружным штоками, связанными с приводами, обеспечивающими независимое перемещение запорных органов.
Недостатком клапана является невозможность двойного отсечения трубопровода по имеющимся запорным органам и выполнение приводов для управления запорными органами в виде отдельных блоков, что ведет к громоздкости конструкции, лишая ее компактности и возможности использования в условиях штатной затесненности транспортных энергетических установок.
Известен комбинированный привод двухзапорной арматуры по патенту SU №1635663 A1, F16K 31/14, приоритет 17.11.87 г.
Конструкция известного привода основана на том, что дистационно управляемый привод основным запорным органом, состоящий из пневмопривода и ручного дублера, выполненного в виде червячного редуктора, и ручной привод, управляющий дополнительным затвором, скомпонованы в виде единого блока, причем выходное звено (шток) пневмопривода и ручного дублера размещено внутри штока, являющегося выходным звеном ручного привода дополнительного запорного органа.
На одном конце штока основного запорного органа размещена ходовая гайка, кинематически связанная с ведущими звеньями основного и дублирующего приводов и снабженная дополнительным звеном, расположенным с возможностью осевого перемещения относительно ведущего звена дублирующего привода, а на другом конце его установлен направляющий элемент основного привода, концентрично которому размещен промежуточным резьбовой стакан, связанный с ведущим звеном привода дополнительного запорного органа.
Такая конструктивная схема комбинированного привода применима для угловых двухзапорных клапанов, в которых вход среды осуществляется через боковой патрубок, а выход среды - через осевой патрубок, и не применима для клапанов, в которых среда подается через осевой патрубок, а выходит из бокового патрубка, поскольку в обоих случаях основной запорный орган, дистационно управляемый пневмоприводом, должен быть размещен вторым по ходу движения рабочей среды, а дополнительный запорный орган - первым.
Характерной особенностью эксплуатации рассматриваемых клапанов является необходимость в экстренном закрытии при попадании во второй контур потенциально опасной среды системы первого контура при возникновении межконтурной неплотности. В обеспечение этого привод второго по ходу движения рабочей среды затвора является дистационно управляемым с помощью быстродействующего привода, например, пневматического привода. Указанный затвор (далее - основной затвор) срабатывает на закрытие автоматически по сигналу из системы управления. При подтверждении аварийной разгерметизации системы первого контура по отношению к системе второго контура, закрывается с помощью ручного привода первый по ходу движения среды затвор (далее - дополнительный затвор). Одновременно подключается система дренажа для удаления возможных утечек рабочей среды через первый затвор, что обеспечивает работу второго затвора без перепада давления и, соответственно, надежное отсечение паропровода двухзапорным клапаном.
Применительно к рассматриваемому классу клапанов оба независимых привода из условия компактности и минимизации массогабаритных характеристик скомпонованы в виде единого блока.
Целью предполагаемой полезной модели является создание комбинированного привода, позволяющего расширить эксплуатационные возможности для двухзапорного углового клапана, в котором рабочая среда поступает через осевой патрубок, а выходит через боковой патрубок, при этом управление основным запорным органом осуществляется через наружный шток, а дополнительным запорным органом - через телескопически установленный внутренний шток. Выходное звено пневмопривода и дублирующего ручного привода соединяется через муфту с наружным штоком, а выходное звено ручного привода для управления дополнительным запорным органом - с внутренним штоком.
Поставленная цель достигается за счет того, что дублирующий ручной привод основного запорного органа размещен в нижней части комбинированного привода, ходовая гайка его через полый шток и наружную муфту взаимодействует с наружным штоком, а ручной привод дополнительного запорного органа размещен в верхней части комбинированного привода, ходовая гайка ручного привода соединена с выходным звеном привода - внутренним штоком, пропущенным через полый шток основного привода.
Предлагаемый комбинированный привод трубопроводной арматуры представлен:
- на фигуре 1 - клапан двухзапорный, разрез;
- на фигуре 2 - комбинированный привод, положение «закрыто», разрез.
Клапан двухзапорный состоит из корпуса 1 с входным осевым и боковым выходным патрубками, основного 2 и дополнительного 3 запорных органов, наружного 4 и внутреннего 5 штоков, соединенных с комбинированным приводом.
Основной 2 и дополнительный 3 запорные органы размещены в корпусе 1 соосно и последовательно со стороны входа среды в осевой патрубок, причем основной запорный орган 2 соединен с наружным штоком 4, а дополнительный запорный орган 3 - с внутренним штоком 5.
Комбинированный привод состоит из основного 6 и дублирующего 7 приводов для управления основным запорным органом 2 через наружный шток 4 и ручного привода 8 для управления дополнительным запорным органом 3 через внутренний шток 5.
Основной привод 6 содержит поршень 9, размещенный в корпусе 10 и установленный на штоке 11, выполненном в виде полого цилиндра. На одном конце штока И закреплен упорный элемент 12, взаимодействующий с исполнительным элементом дублирующего привода 8 - ходовой гайки 13, а на другом закреплен фиксатор 14 от проворота. Фиксатор 14 входит в профильный паз 15 корпуса 10. Шток 11 основного привода 6 соединен с помощью наружной муфты 16 с наружным штоком 4 и основным запорным органом 2.
Во внутренней полости штока 11 расположен шток 17 ручного привода 8, состоящего из ходовой гайки 18, червячного колеса 19 и червяка 20.
На цилиндрическом выступе ходовой гайки 18 установлен фиксирующий от проворота элемент 21, взаимодействующий с пазом 22, выполненным на внутренней поверхности полого штока 11, обеспечивая возможность осевого перемещения ходовой гайки 18 совместно со штоком 17 относительно штока 11.
Шток 17 ручного привода 8 соединен с помощью внутренней муфты 23 с внутренним штоком 5.
Дублирующий привод 7 содержит ходовую гайку 13, червячное колесо 24, червяк 25. Ходовая гайка 13 имеет элемент фиксации 26, входящий в паз 27 корпуса дублирующего привода 7.
Ходовая гайка 13 имеет внутренний упорный бурт 28, опорные торцы которого взаимодействуют с опорными торцами штока 11 и упорного элемента 12.
Комбинированный привод двухзапорного клапана работает следующим образом.
В исходном положении двухзапорный клапан показан в положении «закрыто» для основного запорного органа 2 при управлении основного привода 6 от управляющей среды и в аварийном положении «закрыто» от ручного привода 8 для дополнительного запорного органа (например, в случае течи секции парогенератора).
При закрытии клапана от основного привода управляющая среда подается в полость под поршнем 9. Одновременно из верхней полости управляющая среда выходит в атмосферу. Поршень 9 перемещается вверх вместе со штоком 11, наружной муфтой 16, наружным штоком 4 до упора основного запорного органа 2 в уплотнительное седло корпуса 1.
При подаче управляющей среды в полость над поршнем 9 и при соответствующем сбросе ее из нижней полости происходит перемещение поршня 9 совместно со штоком 11, наружной муфтой 16, наружным штоком 4 вниз на открытие клапана. Наружный шток 4 перемещает основной запорный орган 2, освобождая проходное сечение клапана.
Перевод основного запорного органа 2 в положение «открыто» при управлении от дублирующего привода 7 осуществляется соответствующим вращением червяка 25. При этом вращается основное ведущее звено - червячное колесо 24, а ходовая гайка 13, зафиксированная от проворота шпонкой 34, перемещается поступательно вниз.
При перемещении ходовая гайка 13 торцем упорного бурта 26 упирается в торец упорной гайки 12, перемещая шток 11 и, соответственно, наружную муфту 16, наружный шток 4 и основной запорный орган 2, освобождая проходное сечение клапана.
Перевод дополнительного запорного органа 3 в положение «открыто» осуществляется вращением червяка 20 на открытие. При этом вращается червячное колесо 19, передающее рабочее усилие на ходовую гайку 18. Ходовая гайка 18, зафиксированная от проворота фиксирующим элементом 21, перемещается вниз совместно со штоком 17, внутренней муфтой 23, внутренним штоком 5 и дополнительным запорным органом 3, освобождая проходное сечение клапана.
Положительный эффект от внедрения предлагаемой полезной модели заключается в создании комбинированного привода для управления двухзапорного клапана, обеспечивающего автономное и кинематически развязанное между собой управление двумя запорными органами, расположенными со стороны осевого патрубка.