КЛАПАН ЗАПОРНЫЙ

Настоящая полезная модель относится к устройствам управления потоком среды и может быть использована для предотвращения возникновения аварийных ситуаций в трубопроводных системах.
Известен отсечной запорно-регулирующий клапан (патент РФ №2135873 на изобретение, МПК F16K 31/56, опубл. 27.08.1999), содержащий корпус с входным и выходным патрубками и седлом, запорный орган с возвратной пружиной и толкателем, привод, заключенный в кожух, между штоком и толкателем размещен промежуточный узел, обеспечивающий срабатывание клапана и снабженный электромагнитом с плоским якорем. Шток и толкатель расположены соосно. Корпус клапана имеет крышку с сальниковым узлом, уплотняющим толкатель, который вместе с возвратной пружиной расположены с разных сторон запорного органа. Промежуточный узел выполнен в виде рычага, один конец которого шарнирно закреплен на основании - базе привода, а второй соединен с плоским якорем электромагнита, и двух серег, имеющих общую ось. Одна серьга шарнирно связана с толкателем запорного органа, а другая - шарнирно со штоком привода, а в рычаге выполнен с наклоном к толкателю и штоку паз и в него введена указанная общая ось серег.
К основным недостаткам известного технического решения можно отнести сложность обеспечения данного решения при больших нагрузках на штоке (от 1-2 тонн и выше) из-за небольших усилий в применяемых электромагнитах и нестабильности работы ввиду непостоянности коэффициентов трения (смазка, отсутствие смазки).
Известен клапан управляемый (патент РФ №112320 на полезную модель, МПК F16K 17/22, F16K 31/02, опубл. 10.01.2012). Клапан содержит связанный с трубопроводом рабочего тела корпус с входными и выходными патрубками, расположенный в нем запорный орган, механизм перемещения запорного органа (привод с толкателем и поршнем привода) и систему управления, включающую спусковой механизм. Спусковой механизм выполнен в виде импульсной системы аварийного срабатывания, связанной по входу через фильтр с трубопроводом рабочего тела, а по выходу - с механизмом перемещения запорного органа. Спусковой механизм включает две коммутационные линии, одна из которых содержит электромагнитный, исполнительный и отсечной клапаны, а другая - предохранительный, исполнительный и отсечной клапаны. Отсечные клапаны обеих линий снабжены устройством перекладки и выполнены нормально открытыми.
В сущности, это известное устройство представляет собой клапан запорный, включающий корпус клапана с входными и выходными патрубками и седлом, запорный орган, расположенный в нем, механизм перемещения запорного органа, систему управления, включающую спусковой механизм, выполненный в виде импульсной системы, содержащей электромагнитный клапан.
Это известное устройство выбирается в качестве прототипа, так как оно имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемой полезной модели.
К основным недостаткам прототипа можно отнести сложность его конструкции и недостаточную надежность из-за наличия большого количества элементов.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание нового клапана запорного с достижением следующего технического результата, а именно: упрощение конструкции с соответствующим повышением его надежности и безопасности в эксплуатации.
Поставленная задача решена за счет того, что механизм перемещения запорного органа выполнен в виде штока, приводимого в движение гидравлической системой, распложенной в своем корпусе и включающей поршень запорного органа, соединенный со штоком, и расположенный соосно нему привод, состоящий из поршня привода, толкателя привода и дополнительного поршня, причем пространство между поршнем запорного органа и поршнем привода заполнено рабочим объемом жидкости, а пространство между поршнем привода и дополнительным поршнем заполнено резервным объемом жидкости, при этом импульсная система дополнительно содержит обратный клапан с мембраной, соединенный с электромагнитным клапаном и с гидравлической системой посредством гидравлических каналов.
Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что в клапане запорном, включающем корпус клапана с входными и выходными патрубками и седлом, запорный орган, расположенный в нем, механизм перемещения запорного органа, систему управления, включающую спусковой механизм, выполненный в виде импульсной системы, содержащей электромагнитный клапан, согласно настоящей полезной модели, механизм перемещения запорного органа выполнен в виде штока, приводимого в движение гидравлической системой, распложенной в своем корпусе и включающей поршень запорного органа, соединенный со штоком, и расположенный соосно нему привод, состоящий из поршня привода, толкателя привода и дополнительного поршня, причем пространство между поршнем запорного органа и поршнем привода заполнено рабочим объемом жидкости, а пространство между поршнем привода и дополнительным поршнем заполнено резервным объемом жидкости, при этом импульсная система дополнительно содержит обратный клапан с мембраной, соединенный с электромагнитным клапаном и с гидравлической системой посредством гидравлических каналов.
Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что клапан запорный может быть выполнен нормально-открытым или нормально-закрытым.
Возможен еще вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что шток запорного органа снабжен сильфоном, расположенным в корпусе клапана, и пружиной, расположенной в корпусе гидравлической системы.
Возможен другой вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что все поршни снабжены уплотняющими элементами.
Таким образом, это заявляемое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет упростить конструкцию клапана запорного за счет сокращения большого количества элементов с соответствующим повышением его надежности и безопасности в эксплуатации благодаря наличию импульсной системы, обеспечивающей срабатывания клапана в аварийной ситуации, при этом достигается независимость работы клапана от величины нагрузки, т.е. унифицированный диапазон применения (независимо от давления). Поскольку применение совокупности электромагнитного клапана и обратного клапана позволяет плавно снимать нагрузку с клапана запорного и переводить его в номинальное положение.
Сущность заявляемой полезной модели и возможность ее практической реализации поясняется приведенным ниже описанием и чертежами на примере клапана запорного нормально-открытого.
Фиг. 1 - рабочее положение - клапан запорный открыт (электромагнит находится под напряжением, золотник электромагнитного клапана закрыт, поршень привода и поршень запорного органа находятся в верхнем положении), где:
1 - корпус клапана;
2 - седло;
3 - запорный орган;
4 - механизм перемещения запорного органа;
5 - шток запорного органа;
6 - гидравлическая система;
7 - корпус гидравлической системы;
8 - поршень запорного органа;
9 - сильфон;
10 - пружина;
11 - привод;
12 - поршень привода;
13 - толкатель привода;
14 - дополнительный поршень;
15 - рабочий объем жидкости;
16 - резервный объем жидкости;
17 - импульсная система;
18 - гидравлический канал;
19 - электромагнитный клапан;
20 - обратный клапан;
21 - электромагнит;
22 - золотник;
23 - мембрана.
Фиг. 2 - рабочее положение - клапан запорный закрыт (электромагнит находится под напряжением, золотник электромагнитного клапана закрыт, поршень привода находится в нижнем положении, поршень запорного органа находится в нижнем положении).
Фиг. 3 - аварийный режим - клапан запорный открыт (электромагнит находится без напряжения, золотник электромагнитного клапана открыт, поршень привода находится в нижнем положении, поршень запорного органа находится в верхнем положении).
Клапан запорный может быть выполнен нормально-открытым или нормально-закрытым.
Клапан запорный нормально-открытый (Фиг. 1-3) включает корпус 1 клапана с входными и выходными патрубками (на чертеже показаны условно) и седлом 2. В корпусе 1 клапана расположен запорный орган 3, связанный с механизмом 4 перемещения запорного органа 3.
Механизм 4 перемещения запорного органа 3 выполнен в виде штока 5, приводимого в движение гидравлической системой 6, распложенной в своем корпусе 7 и включающей поршень 8 запорного органа 3, соединенный со штоком 5. Шток 5 запорного органа 3 может быть снабжен сильфоном 9, расположенным в корпусе 1 клапана, и пружиной 10, расположенной в корпусе 7 гидравлической системы 6.
Соосно штоку 5 расположен привод 11, состоящий из поршня 12 привода 11, толкателя 13 привода 11 и дополнительного поршня 14.
Пространство между поршнем 8 запорного органа 3 и поршнем 12 привода 11 заполнено рабочим объемом 15 жидкости, а пространство между поршнем 12 привода 11 и дополнительным поршнем 14 заполнено резервным объемом 16 жидкости.
Работу клапана запорного во всех режимах контролирует система управления, включающая спусковой механизм, выполненный в виде импульсной системы 17, которая связана с гидравлической системой 6 посредством гидравлических каналов 18.
Импульсная система 17 содержит электромагнитный клапан 19 и соединенный с ним обратный клапан 20. Электромагнитный клапан 19 включает электромагнит 21 и золотник 22. Обратный клапан 20 включает мембрану 23.
В случае работы клапана запорного нормально-закрытого или нормально-открытого в аварийном режиме электромагнитный клапан 19 позволяет перераспределить поток жидкости.
При этом все поршни клапана запорного могут быть снабжены уплотняющими элементами (на чертеже не показано), предотвращающими протечку жидкости.
Клапан запорный нормально-открытый работает следующим образом.
В рабочем положении, когда клапан запорный открыт (Фиг. 1), электромагнит 21 находится под напряжением и золотник 22 электромагнитного клапана 19 закрыт.Поршень 12 привода 11 и поршень 8 запорного органа 3 находятся в верхнем положении. При переходе клапана запорного в закрытое состояние (Фиг. 2) электромагнит 21 также находится под напряжением, золотник 22 электромагнитного клапана 19 закрыт, поршень 12 привода 11 находится в нижнем положении, а поршень 8 запорного органа 3 переходит в нижнее положение.
При возникновении аварийной ситуации (Фиг. 3), например, в результате отключения электроэнергии, клапан запорный нормально-открытый переходит в открытое положение (а клапан запорный нормально-закрытый, соответственно, в закрытое положение). При этом с электромагнита 21 снято напряжение, золотник 22 электромагнитного клапана 19 открывается, поршень 12 привода И остается в нижнем положении, а поршень 8 запорного органа 3 переходит в верхнее положение и клапан открывается в независимости от величины нагрузки, которая была к нему приложена.
Таким образом, достигается технический результат заявляемой полезной модели, а именно упрощение конструкции с соответствующим повышением его надежности и безопасности в эксплуатации.