ЗАПОРНЫЙ КЛАПАН

Полезная модель относится к области арматуростроения, в частности, к конструкции запорных клапанов (закрытого и открытого типа), предназначенных для перекачки газовых и жидких рабочих сред, включая агрессивные и (или) радиоактивные среды.
Известно изобретение под названием «Запорный клапан» (патент ЕПВ №2010065283, МПК F16K 17/04, 17/06, опубл. 16.10.2009 г.), имеющий корпус с впускным и выпускным участками для прохода текучей среды под давлением, селективно сообщающимися между собой. Корпус клапана разделен мембраной на первую секцию, через которую перетекает среда, и вторую секцию, свободную от среды. В первой секции корпуса клапана закреплено кольцевое седло с уплотнительной поверхностью, расположенной в конце выпускного участка для прохода среды. В первой секции запорного клапана также расположен подвижный запорный элемент с уплотнением, а во второй секции этого корпуса находится пружина, создающая усилие для перемещения запорного клапана в закрытое положение.
В данном клапане существует возможность протечки рабочей среды через вторую секцию за пределы клапана в случае разрушения мембраны, что снижает безопасность клапана и делает нецелесообразным его применение для работы с агрессивными и (или) радиоактивными средами.
Известно изобретение под названием «Клапан мембранный» (заявка на изобретение РФ №2007140150, МПК F16K 31/00, опубл. 10.05.2009 г.), который содержит корпус с установленным в нем запирающим элементом и неперфорированной мембраной, закрепленной посредством резьбовой втулки, в которой размещен резьбовой шток, совершающий вращательно-поступательное движение, запирающий элемент неподвижно соединен с мембраной, а резьбовой шток может совершать вращательное движение относительно мембраны. Мембрана связана неподвижно посредством контактной сварки только с запирающим элементом.
Клапан обладает достаточно простой конструкцией. Однако его применение для работы с агрессивными и (или) радиоактивными средами нецелесообразно, т.к. существует возможность протечки рабочей среды за пределы клапана в случае разрушения мембраны, что снижает безопасность клапана. Также нежелательно применение контактной сварки при работе агрессивными средами, т.к. она имеет низкую коррозионную стойкость.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является автоматический запорный клапан (п. РФ №2527778, МПК F16K 7/17, 21/04,17/04, опубл. 2014 г.), в корпусе которого выполнен канал для прохода рабочей среды с седлом, взаимодействующим с золотником, закрепленным на гофрированной мембране.
Клапан снабжен подпружиненной поворотно-распорной ручкой, установленной между мембраной с клапаном на их общей оси с одной стороны и крышкой, прикрывающей мембрану, с другой стороны, с возможностью поворота на этой оси и становиться в распор между ними, выходной штуцер связан с подмембранной полостью непосредственно. Данный клапан не отсекает газ, при котором газовые приборы могут стабильно работать, а уже закрытый клапан гарантированно отсекает газ и не пропускает при максимальном скачке давления. Визуально видно по ручке закрытое или открытое положение клапана. Автоматический запорный клапан служит для отсечения газа на случай снижения давления в газопроводной трубе ниже минимального уровня.
Клапан может быть любого размера, на любое давление, на жидкую или газообразную среду и химический состав. В зависимости от давления необходимо будет подбирать жесткость пружин, а в зависимости от химии, материалы изготовления. В бытовом варианте это может заменить газовый краник, также можно отключать и включать газ, а при снижении давления газа в газопроводной трубе автоматически отключает газ и не пропускает при последующей подаче давления.
Недостатком клапана является то, что существует возможность протечки рабочей среды за пределы клапана в случае разрушения мембраны, что снижает безопасность клапана и делает нецелесообразным его применение для работы с агрессивными и (или) радиоактивными средами.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, - повышение безопасности работы клапана при перекачке агрессивных и (или) радиоактивных сред.
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого технического решения - аварийный отвод рабочей среды.
Указанный технический результат достигается тем, что в запорном клапане, в корпусе которого выполнен канал для прохода рабочей среды с седлом, взаимодействующим с золотником, закрепленным на гофрированной мембране, особенностью является то, что корпус выполнен составным, между частями которого установлена мембрана, в одной из частей выполнен канал для прохода рабочей среды, в другой - полость, соединенная с выходным каналом для аварийного отвода рабочей среды и размещены манжеты со штоком, в котором закреплена мембрана.
Для работы с электропроводными средами в части корпуса с каналом для аварийного отвода рабочей среды расположен сигнализатор.
Наличие выходного канала для аварийного отвода рабочей среды обеспечивает принудительный отвод протечки рабочей среды в специальную емкость в случае разрушения мембраны и исключает несанкционированный выход рабочей среды за пределы клапана, что повышает безопасность клапана в процессе эксплуатации. Наличие манжет обеспечивает герметичность полостей для аварийного отвода рабочей среды и подачи управляющей среды, предотвращая попадание рабочей среды в управляющую и исключая выход рабочей среды за пределы клапана в случае разрушения мембраны, что повышает безопасность клапана в процессе эксплуатации.
При анализе уровня техники не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам данной полезной модели. А также не выявлено факта известности влияния признаков, включенных в формулу, на технический результат заявляемого технического решения. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «новизна».
На фиг. представлен продольный разрез запорного клапана.
Запорный клапан содержит размещенные в корпусе: канал 1 для прохода рабочей среды с седлом 2, взаимодействующим с золотником 3, гофрированную мембрану 4, привод с подпружиненным поршнем 5, соединенным со штоком 6. Корпус выполнен составным, между двумя частями 7, 8 которого установлена мембрана 4, закрепленная в штоке 6, на мембране закреплен золотник 3. В одной из частей 7 корпуса выполнен канал 1 для прохода рабочей среды, который соединяется с входным и выходным штуцерами 9. В другой части 8 корпуса выполнена полость В, соединенная с выходным каналом 10 для аварийного отвода рабочей среды, и манжеты 11 со штоком 6.
В третьей части 12 корпуса расположен привод с поршнем 5, пружина 13, а также канал 14 для подачи сжатого воздуха для задействования клапана.
Шток 6 уплотнен манжетами 11, установленными во взаимообратном положении. Одна манжета герметизирует полость В, предохраняя внутреннюю полость привода от попадания в нее рабочей среды в случае разрушения мембраны, вторая манжета обеспечивает герметичность объема Г при подаче сжатого воздуха под поршень.
При перекачке электропроводных сред во второй части корпуса размещается сигнализатор 16 с контактами, выходящими в полость В, который позволяет получить информацию о протечке и подать сигнал в систему управления для прекращения перекачки рабочей среды, что минимизирует ее потери в технологической системе и время воздействия на манжеты 11.
Клапан работает следующим образом.
Трубопроводы технологической системы подсоединяются к клапану через штуцеры 9. Рабочая среда может проходить через клапан как в прямом направлении (под золотник), вход - по стрелке А, выход - по стрелке Б, так и в обратном направлении (на золотник). Постоянное состояние клапана - клапан закрыт.Золотник 3 через шток 6 и поршень 5 прижат к седлу усилием пружины 13. Для открытия клапана в привод через канал 14 подается сжатый воздух, под действием которого поршень 5 сжимает пружину, перемещает шток 6 и отводит золотник 3 от поверхности седла 2. При перемещении из положения, соответствующего закрытому состоянию клапана, мембрана 4 переходит в положение, соответствующее открытому состоянию клапана. В этот момент срабатывает микропереключатель 17 и на пульте управления загорается табло «КЛАПАН ОТКРЫТ». Рабочая среда проходит через зазор между седлом 2 и золотником 3 по каналу 1. Клапан находится в открытом состоянии на период перекачки рабочей среды. После прекращения подачи сжатого воздуха поршень 5 под действием пружины 13 перемещает шток 6 в обратном направлении и прижимает золотник 3 к поверхности седла 2. Клапан переходит в закрытое состояние.
В случае аварийной ситуации (разрушение мембраны) рабочая среда под давлением поступит из части 7 корпуса во внутреннюю полость В второй части 8 корпуса и по пути наименьшего сопротивления в обход манжеты 11 будет отводиться по каналу 10 в специальную емкость. При работе со средами, обладающими электропроводностью, при их поступлении в полость В замыкаются контакты сигнализатора 16 и в систему управления технологической системы подается сигнал на отключение насоса.
Таким образом, представленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемой полезной модели следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в различных отраслях промышленности (в технологических системах исследовательских, испытательных и производственных комплексов, связанных с перемещением газовых и жидких рабочих сред, включая агрессивные и (или) радиоактивные среды);
- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления.
Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».