Клапан трехходовой

Полезная модель относится клапану трехходовому, предназначенному для распределения потока рабочих сред, на объектах, характеризующихся высокими параметрами рабочих сред - температура до 600°С, давление до 40 МПа.
Одним из требований, предъявляемых к энергетической трубопроводной арматуре, является высокая надежность, безопасность эксплуатации, отсутствие необходимости технического обслуживания в течение межремонтного периода, технологичность изготовления, обеспечение ремонтопригодности без вырезки из трубопровода, конкурентоспособность по техническим, экономическим и эксплуатационным показателям.
Известен трехходовой клапан (описание к патенту на полезную модель №39668 по классу F16K 11/04 от 15.04.2004), содержащий корпус с крышкой, снабженный седлами с коническими уплотнительными поверхностями, полый запорный орган с коническими торцовыми уплотнительными поверхностями и штоком, демпфер с пружинами, снабженный настроечными гайками для настройки положения полого запорного органа, привод перемещения полого запорного органа с винтовой ходовой парой, разделитель потоков, расположенный внутри корпуса и снабженный защитными кольцами, датчики конечных положений полого запорного органа, элемент крепления привода перемещения полого запорного органа. Крышка закреплена на корпусе при помощи конусно-фланцевого соединения, которая выполнена с гладкой цилиндрической поверхностью для центрирования в корпусе, при этом в крышке установлено защитное кольцо с грязесъемной кромкой для защиты рабочей поверхности штока, вынесенной за пределы крышки. Защитные кольца разделителя потоков расположены на его торцевой поверхности и выполнены из твердой резины, причем они снабжены грязесъемной кромкой, расположенной под острым углом к защищаемой поверхности полого запорного органа, при этом грязесъемная кромка вынесена за пределы разделителя потоков. Между седлами и разделителем потоков установлены дистанционные элементы, выполненные в виде втулок с окнами для прохода жидкости. Элемент крепления привода перемещения полого запорного органа выполнен в виде стойки, расположенной на крышке, при этом стойка имеет трубчатую форму и снабжена базоцентрирующими фланцами. В качестве датчиков конечных положений полого запорного органа установлены бесконтактные выключатели, размещенные на кронштейне стойки, имеющем экран для защиты выключателей от механических повреждений, при этом, чувствительные элементы выключателей введены во втулки стойки. В корпусе демпфера размещен ступенчатый стакан с полостью для масляной ванны системы принудительной смазки винтовой ходовой пары привода перемещения полого запорного органа, при этом ходовой винт установлен в отверстии вала привода, а ходовая гайка размещена в ступенчатом стакане, нижняя часть которого выполнена с меньшим диаметром и размещена внутри малой верхней пружины демпфера, причем ходовая гайка имеет соосные отверстия для перетока смазки, над ней расположена полость для размещения смазки, вытесняемой ходовым винтом, при этом на корпусе демпфера расположена гайка для фиксации положения ступенчатого стакана и ходовой гайки, на верхнем торце которой установлена маслосъемная пластина.
Недостатком известного клапана является невозможность его использования в оборудовании и трубопроводов с высокой (более 220°С) температурой рабочей среды из-за наличия полимерных уплотнительных материалов.
Также недостатком известного клапана является сложность конструкции, что значительно увеличивает стоимость технического обслуживания и ремонта.
Известен трехходовой клапан (описание к патенту на полезную модель №84495 по классу F16K 11/04 от 17.02.2009), содержащий корпус с крышкой, снабженный седлами с коническими уплотнительными поверхностями, полый запорный орган с коническими торцевыми уплотнительными поверхностями и штоком, снабженный бесконтактными выключателями, привод перемещения полого запорного органа с винтовой ходовой парой, элемент крепления которого выполнен в виде стойки, расположенной на крышке, имеющей трубчатую форму и снабженной базоцентрирующими фланцами, демпфер с пружинами, снабженный настроечными гайками для настройки положения полого запорного органа, ступенчатый стакан, размещенный в корпусе демпфера, с полостью для масляной ванны системы принудительной смазки винтовой ходовой пары, ходовой винт которой установлен в отверстии вала, а ходовая гайка размещена в ступенчатом стакане, над которой расположена полость для размещения смазки, вытесняемой ходовым винтом, разделитель потоков, расположенный внутри корпуса и снабженный защитными кольцами, отличающийся тем, что ходовая гайка установлена на опорном кольце, имеющем соосные отверстия для перетока смазки, установленном в верхней части ступенчатого стакана при помощи разрезной гайки с устройством от саморазвинчивания, в нижней части корпуса привода перемещения установлен верхний маслоотражатель с маслосъемной манжетой, установленной на его наружной поверхности, в верхней части корпуса демпфера установлен нижний маслоотражатель с уплотнительным кольцом для предотвращения утечек между маслоотражателем и корпусом демпфера и маслоуказатель, снабженный уплотнительным кольцом, для контроля уровня смазки в масляной ванне, при этом маслосъемная манжета верхнего маслоотражателя выполнена с возможностью установки во внутрь нижнего маслоотражателя, в нижней части демпфера установлен упор, при этом на штоке запорного цилиндра выполнено отверстие, а на хвостовике упора демпфера выполнены вырезы, в которые после совмещения с отверстием в штоке вставляется шплинт, препятствующий выворачиванию штока из демпфера, ступенчатый стакан масляной ванны выполнен с уплотнительным элементом для предотвращения утечек смазки между корпусом демпфера и стаканом.
Недостатком известного клапана является сложность конструкции, невозможность его использования в оборудовании и трубопроводов с высокой (более 220°С) температурой рабочей среды из-за наличия полимерных уплотнительных материалов.
Также недостатком является наличие фланцевых разъемов присоединения к трубопроводу, что значительно увеличивает массу изделия и стоимость.
Наиболее близким по назначению, технической сущности и достигаемому результату является трехходовой клапан (описание к патенту на полезную модель №27661 по классу F16K 11/00 от 08.07.2002), содержащий корпус с крышкой с направляющей в виде стакана, снабженный седлами с уплотнительными поверхностями, в котором размещен полый запорный орган с торцовыми уплотнительными поверхностями, взаимодействующий с уплотнительными поверхностями седел, при этом торцовые уплотнительные поверхности полого запорного органа и уплотнительные поверхности седел выполнены коническими, причем седла выполнены с возможностью их радиального перемещения по плоским уплотнительным поверхностям и самоустановки относительно полого запорного органа, при этом уплотнительные поверхности седел снабжены упругими уплотнительными элементами, кроме того, между направляющей и полым запорным органом установлен упругий уплотнительный элемент, а между приводом и штоком полого запорного органа установлен демпфер, отличающийся тем, что на плоских уплотнительных поверхностях в местах сопряжения корпуса, крышки корпуса и седел, в корпусе, крышке корпуса или в седлах выполнены канавки, в которых размещены упругие уплотнительные элементы.
Недостатком известного клапана является невозможность его использования в оборудовании и трубопроводах с высокой (более 220°С) температурой рабочей среды из-за наличия полимерных уплотнительных материалов.
Недостатком известного клапана является низкая надежность изделия за счет применения уплотнений широкой номенклатуры, имеющих ограниченный срок службы. Недостатком известного клапана является также наличие фланцевых разъемов присоединения к трубопроводам, что значительно увеличивает массу изделия и стоимость.
Целью предполагаемой полезной модели является создание клапана трехходового, удовлетворяющего следующим обязательным требованиям: работоспособность при высоких параметрах рабочих сред (температура до 600°С, давление до 40 МПа), надежность и безопасность эксплуатации в течение всего срока службы, отсутствие необходимости технического обслуживания в течение межремонтного периода, технологичность изготовления и низкая себестоимость, отвечающего современным требованиям безопасности и конкурентоспособности по техническим, экономическим и эксплуатационным показателям.
Поставленная задача достигается тем, что в клапане трехходовом, содержащем цилиндрический корпус с входным и двумя выходными патрубками, установлена крышка, согласно полезной модели крышка выполнена совместно с гильзой, в верхней части которой установлено седло, в центральной части размещен термостойкий и износостойкий уплотнительный элемент, а перемещающийся внутри гильзы разгруженный золотник имеет уплотнительные поверхности, при этом в нижнем положении разгруженного золотника уплотнительная поверхность контактирует с седлом, установленным во входном патрубке корпуса, а в верхнем положении уплотнительная поверхность разгруженного золотника контактирует с седлом, установленным в гильзе.
Разгрузка золотника обеспечивается его конструкцией, так как в любом положении внутренняя поверхность золотника омывается рабочей средой и не воспринимает давление рабочей среды. Наличие термостойкой и износостойкой наплавки и уплотнительных элементов позволяет эксплуатировать трехходовой клапан с высокими параметрами рабочих сред, простота конструкции с минимальным количеством деталей, выполняющими все заданные функции, обеспечивает высокую надежность и безопасность при эксплуатации, а также отсутствие в конструкции быстроизнашиваемых деталей исключает необходимость технического обслуживании, минимальное количество деталей простой формы делает изделие технологичным в изготовлении и, соответственно, низкой себестоимостью, что обеспечивает высокую конкурентоспособность по техническим, экономическим и эксплуатационным показателям.
Пример выполнения клапана трехходового представлен на чертежах.
На Фиг. 1 представлен продольный разрез общего вида клапана трехходового.
На Фиг. 2 представлен вариант уплотнения штока в крышке.
Клапан трехходовой с верхним разъемом содержит корпус 1 с входным 2 и выходными 3 и 4 патрубками с фланцевым разъемом 5. Внутри входного патрубка 2 установлено седло 6, в корпусе 1 выполнена проточка 7 для установки уплотнительного кольца 8. На фланцевом разъеме 5 установлен уплотнительный элемент 9. На фланцевом разъеме 5 закреплена крышка 10, которая посредством шпилек 11 и гаек 12 и уплотнительного элемента 9 герметизирует фланцевый разъем 5. Крышка 10 содержит гильзу 13, седло 14, уплотнительный элемент 15, расположенный в центральной части гильзы 13. Гильза 13 через прокладку 8 герметично установлена в корпусе 1. Внутри гильзы установлен разгруженный золотник 16, который посредством штока 17 и гайки 18 может перемещаться внутри гильзы 13. На торцевых поверхностях разгруженного золотника выполнены наплавки 19 и 20, выполняющие функции уплотнительных поверхностей. Герметичность золотника в гильзе обеспечивается термостойким и износостойким уплотнительным элементом 15. В нижнем положении герметичность разгруженного золотника 16 в корпусе обеспечивается посредством контакта наплавки 20 с седлом 6, в верхнем положении герметичность разгруженного золотника 16 в гильзе 13 обеспечивается посредством контакта наплавки 19 с седлом 14. Герметичность штока 17 в крышке 10 обеспечивается комплектом уплотнительных колец 21.
Для агрессивных рабочих сред герметичность штока 17 в крышке 10 обеспечивается (см. Фиг. 2) посредством сильфонного узла 22 и дополнительной сваркой усов 23 и 24.
Клапан изображен в верхнем положении золотника. Рабочая среда поступает во входной патрубок 2 и выходит в патрубок 4. Выходной патрубок 3 закрыт и загерметизирован, так как наплавка 19 верхней кромки разгруженного золотника 16 соприкасается с уплотнительной поверхностью седла 14 гильзы 13. При перемещении разгруженного золотника 16 вниз уплотнительные поверхности разгруженного золотника 16 и гильзы 13 размыкаются, и рабочая среда поступает в выходные патрубки 3 и 4 одновременно. В нижнем положении наплавка 20 нижней кромки разгруженного золотника 16 соприкасается с уплотнительной поверхностью седла 6 входного патрубка 1. Выходной патрубок 4 закрыт и загерметизирован. Рабочая среда поступает в выходной патрубок 3.
Использование заявленного клапана трехходового позволит обеспечить работоспособность при высоких параметрах рабочих сред (температура до 600°С, давление до 40 МПа), ремонтопригодность без вырезки из трубопровода, повышение надежности и долговечности, что приведет к снижению затрат на обслуживание и ремонт в процессе эксплуатации.
Заявленный клапан соответствует современным требованиям безопасности и конкурентоспособности по техническим, экономическим и эксплуатационным показателям. Источники информации:
1. Описание к патенту на полезную модель №39668 по классу F16K 11/04 от 15.04.2004.
2. Описание к патенту РФ на полезную модель №84495 по классу F16K 11/04 от 17.02.2009.
3. Описание к патенту РФ на полезную модель №27661 по классу F16K 11/00 от 08.07.2002. (Прототип).