Отсечной клапан
SHUTOFF VALVE

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к отсечным устройствам, и предназначено для герметичного запирания трубопровода с различными средами при подаче среды в любом направлении.
Известна шиберная задвижка RU 2208731 C1, опубл. 20.07.2003, включающая корпус, крышку, шибер и шток с уплотнительными узлами. Последние установлены с образованием между ними кольцевой полости. Эта полость соединена с атмосферной через нормально закрытый клапан. С полостью задвижки эта полость соединена через отсечное устройство. Отсечное устройство выполнено в виде цилиндра, разделенного поршнем на смежные полости. Одна из смежных полостей сообщена с кольцевой полостью, другая - с полостью корпуса. Цилиндр снабжен штоком с выходом в атмосферу, имеющим возможность взаимодействовать с поршнем. Шток цилиндра выполнен полым и снабжен обратно закрытым клапаном.
Известна конструкция шиберной задвижки RU 2496041 С1, опубл. 20.10.2013, включающая корпус с компенсационной камерой, подводящим и отводящим патрубками, шибер, соединенный со штоком, уплотнитель, привод. Шибер выполнен в виде эластичного стакана и снабжен переводником, жестко соединенным с закладной деталью, которая установлена в торце стакана, в осевом канале которого установлена кольцевая пружина, выполненная с возможностью поджатая сверху переводником, соединенным со штоком, при этом нижнее кольцо кольцевой пружины установлено на донышко стакана и снабжено трубкой, пропущенной посредством перемычки в полость компенсационной камеры, причем в переводнике выполнен дренажный канал, соединяющий осевой канал корпуса над стаканом через трубку с компенсационной камерой, снабженной перепускным клапаном.
Известно запорно-регулирующее устройство по SU 1753142 А2, опубл. 07.08.1992, которое содержит корпус с входным и выходным каналами и седло с отверстием, в котором установлены управляемые воздействием передвижного штока, соединенного с приводом, регулирующий затвор в виде плоского шибера с отверстием и уплотнительными поверхностями и поворотный запорный затвор, связанный со штоком и представляющий собой две заслонки, одна из которых глухая с уплотнительной поверхностью, а другая - разгрузочная с уплотнительной поверхностью и отверстием.
Известен запорно-отсечной клапан по RU 82016, опубл. 10.04.2009, содержащий корпус с уплотнительными поверхностями и крышкой, возвратно-перемещающийся шток, связанный с шибером, механизм перемещения штока в виде пневмоцилиндра и систему управления механизмом, включающую исполнительные элементы, которые выполнены в виде электромагнитных клапанов, связанных по управляющему сигналу с датчиками давления.
Общими недостатками известных конструкций клапанов с шиберной задвижкой является их сложность из-за наличия большого количества сложных элементов (например, пневмоцилиндров) и ограниченная функциональность, поскольку они обеспечивают возможность работы на пропускание рабочего тела только в одном направлении потока.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение функциональности при упрощении конструкции.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что отсечной клапан содержит соединенные между собой запорный блок, блок открытия и блок управления, запорный блок включает корпус, в котором соосно друг другу выполнены входное и выходное отверстия с образованием между ними канала для прохода рабочего тела, сообщающегося с полостью, также выполненной внутри корпуса, блок открытия включает корпус, внутри которого образована камера открытия, в которой расположен подпружиненный поршень и которая соединена с полостью корпуса запорного блока, блок управления включает корпус, внутри которого образованы управляющие каналы, сообщающиеся с полостью корпуса запорного блока и с камерой открытия, и по меньшей мере один управляющий элемент, выполненный с возможностью запирания прохода по этим каналам, при этом внутри корпуса запорного блока с возможностью перекрытия образованного в нем канала расположен шибер, соединенный посредством штока с поршнем блока открытия, причем шибер установлен на штоке с возможностью его свободного смещения от оси в обе стороны.
Таким образом, за счет совокупности существенных признаков настоящего изобретения достигается повышение функциональности при упрощении конструкции за счет того, что применены простые составляющие элементы и достигнута возможность двустороннего пропускания рабочего тела по трубопроводу, благодаря совокупности свободного смещения (линейного и/или углового) шибера от оси и управляющих каналов. Кроме того за счет шибера и управляющих каналов заявляемый клапан может применяться во всех известных жидкостных средах с широким спектром вязкости и во всех известных газовых средах, в том числе с повышенной взрывоопасностью, т.е. обеспечивается и расширение его области применения.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами и нижеследующим описанием.
На Фиг. 1 представлен отсечной клапан в закрытом состоянии.
На Фиг. 2 представлен отсечной клапан в открытом состоянии.
На Фиг. 3 и 4 представлены разрезы по управляющим каналам заявляемого клапана.
На Фиг. 5 представлен общий вид отсечного клапана в закрытом состоянии.
1 - корпус запорного блока;
2 - крышка корпуса запорного блока;
3 - входное отверстие корпуса запорного блока;
4 - выходное отверстие корпуса запорного блока;
5 - канал между входным и выходным отверстиями;
6 - полость корпуса запорного блока;
7 - корпус блока открытия;
8 - камера открытия;
9 - поршень блока открытия;
10 - уплотнители;
11 - пружина;
12 - шток поршня блока открытия;
13 - индикаторный наконечник;
14 - штифт;
15 - корпус блока управления;
16 - управляющий канал, соединенный с полостью 6;
17 - управляющий канал, соединенный с камерой 8 открытия;
18 - ручной привод;
19 - электромагнитный привод;
20 - уплотнитель;
21 - канавка;
22 - шток управляющего элемента;
23 - шибер;
24 - шток запорного блока;
25 - штифт;
26 - уплотнитель;
27 - входной штуцер;
28 - выходной штуцер;
29 - индуктивный датчик.
Отсечной клапан (Фиг. 1-5) содержит соединенные между собой запорный блок, блок открытия и блок управления.
Запорный блок включает корпус 1 с крышкой 2, в котором соосно друг другу выполнены входное отверстие 3 и выходное отверстие 4 с образованием между ними канала 5 для прохода рабочего тела. Канал 5 сообщается с полостью 6, также выполненной внутри корпуса 1.
Блок открытия включает корпус 7, внутри которого образована камера 8 открытия, в которой расположен поршень 9, снабженный уплотнителями 10 и соединенный с пружиной 11. Поршень 9 может быть соединен посредством штока 12 с индикаторным наконечником 13, по положению которого можно визуально определить положение поршня 9 (открыто/закрыто). Поршень 9 со штоком 12 может быть соединен с помощью, например, штифтов 14. Камера 8 открытия соединена с полостью 6.
Блок управления включает корпус 15 и по меньшей мере один управляющий элемент. Внутри корпуса 15 образованы управляющие каналы 16 и 17 (Фиг. 3 и 4), сообщающиеся с полостью 6 корпуса 1 запорного блока и с камерой 8 открытия, соответственно. Управляющий элемент выполнен с возможностью запирания прохода по каналам 16 и 17. Управляющий элемент может представлять собой ручной привод 18 и/или электромагнитный привод 19, а также любой другой автоматический привод. Запирание может осуществляться посредством перекрытия уплотнителями 20 канаки 21 на штоке 22 управляющего элемента.
Каналы 16 и 17 могут иметь продолжения в корпусе 1 и/или 7 в зависимости от конструктивного исполнения клапана для соединения с полостью 6 и камерой 8 открытия.
Внутри корпуса 1 запорного блока с возможностью перекрытия образованного в нем канала 5 расположен шибер 23 (шиберная задвижка), соединенный посредством штока 24 с поршнем 9 блока открытия. Шток 24 расположен в полости 6 и соединен с поршнем 9, например, с помощью резьбового соединения или стопорного пальца.
Шибер 23 установлен на штоке 24, например, с помощью штифта 25, с возможностью его свободного смещения (линейного и/или углового) от оси в обе стороны в зависимости от направления потока рабочего тела.
В месте перекрытия шибером 23 канала 5 установлены уплотнители 26.
Корпусы 1, 7, 15 могут быть соединены между собой болтовыми или резьбовыми соединениями.
На входное отверстие 3 и на выходное отверстие 4 могут быть установлены штуцеры 27 и 28.
Клапан может быть снабжен индуктивным датчиком 29 (Фиг. 5) положения поршня 9.
При этом вход и выход меняются местами при изменении направления потока рабочего тела.
Заявляемый клапан работает следующим образом.
При включении насосного агрегата в дежурный режим рабочее тело (вода) дойдя до шибера 23 клапана слева или справа, или одновременно с обеих сторон, за счет свободного смещения шибера 23 от оси, рабочее тело поступает в зашиберную зону (полость 6) и по каналу 16, связывающему эту зону с блоком управления, поступает через канал 17 в камеру 8 открытия. Рабочее тело воздействует на поршень 9 открытия, поднимает его, сжимая при этом пружину 10, а т.к. поршень 9 связан с шибером 23, то поднимает шибер 23, так же пропадает сигнал с индуктивного датчика 29 (при его наличии) и клапан открывается. Визуальное открытие клапана видно по поднявшемуся индикаторному наконечнику 13, связанному с поршнем 9.
При прорыве участка трубопровода происходит падение давления в системе, рабочее тело перестает воздействовать на поршень 9, под действием разжимающейся пружины 10 над поршнем 9, он начинает смещаться в закрытое положение, соответственно перекрывая канал 5 шибером 23. Рабочее тело поступает из камеры 8 открытия через в зашиберную зону (полость 6). При полном перекрытии канала 5 давление в системе возвращается, при этом клапан снова открывается.
Для полного и надежного перекрытия клапана необходимо перевести блок управления в состояние, предотвращающее поступление рабочего тела в камеру 8 открытия. Это происходит путем ручного управления или по сигналу на электромагнит с анализаторов протока. Переводя блок управления в такой режим, обеспечивается сброс рабочего тела из камеры 8 открытия в окружающую среду, при этом рабочее тело запирается в блоке управления и не поступает в камеру 8 открытия. Шибер 23 в положении, перекрывающем канал 5, при таком состоянии блока управления, под действием рабочего тела прижимается одной из своих сторон к уплотнениям 26, перекрывая поток рабочего тела через канал 5.
Таким образом, обеспечена работа отсечного клапана независимо от направления потока рабочего тела.