Клапан-отсекатель

Предлагаемая полезная модель относится к запорно-регулирующим устройствам, в частности клапанам, предназначенным для автоматического перекрытия трубопровода природного газа, газоконденсатной смеси при аварийном повышении или понижении давления в нем. Предлагаемый клапан-отсекатель устанавливается на выкидной линии скважины, у ее устья, а также может устанавливаться на технологических трубопроводах газодобывающих предприятий, где имеются особые требования к оборудованию по огнестойкости.
Известно устройство отсекающее патент России №43328 от 10.01.2005. Данное устройство содержит корпус, расположенный в нем запорный орган, выполненный в виде поворотной заслонки, фиксатор, удерживающий заслонку в открытом положении, и чувствительный элемент, взаимодействующий с запорным органом. При этом фиксатор выполнен в виде постоянного магнита.
Недостатком данного устройства является невозможность в автоматическом режиме перекрывать поток при повышении или понижении давления.
Наиболее близким источником является патент России №55969 от 27.08.2006, в котором раскрыто устройство контроля и регулирования расхода, содержащее трубопровод, регулирующий клапан с поворотным запорным органом, соединенным с приводом запорного органа, линии отбора давления, датчики давления среды. При этом первая и вторая линии отбора давления расположены соответственно в первой и второй измерительных секциях, которые расположены со сторон входного и выходного отверстий регулирующего клапана, образующих единый комплекс трубопровода, введен управляемый электрический привод запорного органа, которым управляет вычислительно-управляющее устройство, связанное электрическими связями с задатчиком угла поворота запорного органа, с первым и вторым датчиками давления и устройством индикации угла поворота запорного органа и рассчитанного расхода проточной среды.
Недостатком данного устройства является сложность и невозможность работы при прямом воздействии огня от горящей скважины.
Технический результат полезной модели повышение надежности устройства при воздействии высоких температур.
Технический результат достигается тем, что клапан-отсекатель содержит
корпус с входным и выходным каналами,
запорный орган, выполненный в виде поворотной заслонки, перекрывающей выходной канал,
упор, прикрепленный к заслонке и удерживающий заслонку в открытом положении, и
привод, осуществляющий поворот заслонки, в результате чего заслонка перекрывает выходной канал.
При этом герметизация корпуса выполнена посредством установки уплотнительных металлических колец и прокладок в местах, где возможно проникновение открытого огня, а металлические кольца выполнены разрезными, с возможностью увеличения диаметра в сечении, вследствие температурной деформации.
Также клапан дополнительно включает рукоятку, позволяющую вручную освобождать упор и прикрепленную к нему заслонку, в результате чего заслонка перекрывает выходной канал.
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами Фиг. 1-4, где
на фиг. 1 показан чертеж предлагаемого клапана-отсекателя - главный вид,
на фиг. 2 показан чертеж предлагаемого клапана-отсекателя - вид сбоку,
на фиг. 3 показан разрез предлагаемого клапана-отсекателя - в рабочем состоянии (заслонка поднята),
на фиг. 4 показан разрез предлагаемого клапана-отсекателя - поле срабатывания и перекрытия выходного канала (заслонка опущена).
На фигуре позициями обозначены следующие позиции.
1 - корпус,
2 - входная крышка,
3 - выходная крышка,
4 - заслонка,
5 - кольцо фторопластовое,
6 - упор,
7 - ось упора,
8 - кронштейн,
9 - рычаг,
10 - привод,
11, 12 - пружины привода,
13 - шток,
14 - ось штока,
15 - втулка,
16 - гайка,
17 - втулка,
18 - ось гайки,
19 - ось рычага 9,
20 - поворотная втулка,
21 - рукоятка,
22, 23 - втулка,
24 - корпус привода,
25 - крышка,
26 - шкала,
27 - винт,
28 - шкала,
29 - вентиль,
30 - рукоятка,
31 - рым-болт,
32-35 - уплотнительные кольца,
36-39 - защитные кольца,
40-43 - уплотнительные металлические кольца,
44 - прокладка,
45-46 - трубопроводы,
47 - гайка,
48 - болт,
49 - гайка.
Принцип действия устройства заключается в механической разблокировке запорного органа приводом, настроенным на срабатывание при повышении (понижении) давления в трубопроводе. На Фиг. 1 стрелками указано направление потока среды (Вход/Выход).
На Фиг. 3 показан клапан в открытом рабочем положении, на Фиг. 4 - клапан в закрытом положении.
Устройство состоит из запорного органа, расположенного внутри корпуса, и привода, обеспечивающего его срабатывание.
Корпус 1 устройства закрыт входной 2 и выходной 3 крышками.
Запорный орган включает в себя заслонку 4, с упором 6, которая установлена на оси 7 кронштейна 8.
В торце заслонки 4 запрессовано фторопластовое кольцо 5, которое обеспечивает герметичность входной и выходной полостей клапана-отсекателя, при срабатывании запорного органа.
Упор 6, установленный на заслонке 4 служит для удержания ее рычагом 9 в положении АВТ. привода 10 в рабочем положении устройства.
Привод 10 выполнен в виде нагруженного пружинами 11, 12 штока 13. Шток 13 связан с рычагом 9 осью 14 и расположен внутри втулки 15. Шток 13 вкручен в гайку 16, которая соединена с втулкой 17 осью 18. Рычаг 9 установлен на оси 19, с возможностью взаимодействия с упором 6 заслонки 4.
Привод 10 имеет поворотную втулку 20, на которой крепится подпружиненная рукоятка 21. Клапан работает следующим образом.
При установке рукоятки 21 в положение АВТ., привод 10 находится в рабочем положении.
Для приведения клапана в рабочее положение выполняются следующие действия:
1. Из положения СТОП, которое соответствует положению привода при хранении, транспортировке клапана и проведении монтажных работ на трубопроводе, рукоятка 21 привода переводится в положение РУЧН.
2. Рукоятка 30 подъема заслонки переводится в положение СТОП, при котором заслонка находится в горизонтальном положении в зоне зацепления упора 6, установленного на заслонке 4 и рычага 9 привода 10.
3. Рукоятка привода 21 переводится в положение АВТ, при этом действии «Т»-образной формы рычаг 9 входит в зацепление с упором 6 по внутренним поверхностям П (Фиг. 4).
4. Рукоятка подъема заслонки 30 переводится в положение АВТ. Рабочее положение клапана и его элементов отображено на Фиг. 3.
Шток 13 уравновешен давлением среды с одной стороны и пружинами 11, 12 с другой.
При повышении давления внутри корпуса устройства выше настроенного шток 13 вместе с гайкой 16, осью 18, втулками 17 и 22, преодолевая сопротивление пружины 12, перемещается вверх. Рычаг 9 поворачивается на оси 19 и освобождает упор 6 заслонки 4, которая под действием собственного веса и потока рабочей среды поворачивается на оси 7 и прижимается к торцу крышки 3, перекрывая поток рабочей среды.
При понижении давления внутри корпуса устройства ниже настроенного шток 13 вместе с гайкой 16, осью 18 и втулкой 17 под действием пружины 11 перемещается вниз. Рычаг 9 поворачивается на оси 19 и освобождает упор 6 заслонки 4, которая под действием собственного веса и потока среды поворачивается на оси 7 и прижимается к торцу крышки 3, перекрывая поток рабочей среды.
Ручное срабатывание устройства обеспечивается при повороте рукоятки 21 в среднее положение РУЧН., при этом, втулка 20 поворачивает втулку 23, которая через ось 18 обеспечивает поступательное перемещение втулки 17, гайки 16 и штока 13, (от поворота втулка 17 удерживается в пазах корпуса 24), при этом рычаг 9 поворачивается на оси 19 и освобождает упор 6 заслонки 4, которая под действием собственного веса и потока рабочей среды поворачивается на оси 7 и прижимается к торцу крышки 3, перекрывая поток рабочей среды (Фиг. 4).
Ручное срабатывание устройства производится, как правило, в случае необходимости перенастройки диапазонов срабатывания при повышении/понижении давлений в трубопроводе по месту эксплуатации. Приведение рукоятки 21 в положение РУЧН может производиться из любых крайних положений (СТОП и АВТ).
При повороте рукоятки 21 привода 11 в положение СТОП, срабатывание устройства от повышения и понижения давления невозможно. Это положение соответствует положению привода при хранении, транспортировке клапана и проведении монтажных работ на трубопроводе.
Одна из основных особенностей предлагаемого клапана-отсекателя заключается в том, что в конструкции предусмотрены специальные уплотнительные металлические кольца (поз. 40-43) и прокладки (поз. 44), предотвращающие прямое воздействие огня от горящей скважины в течение 30 минут.
Уплотнительные металлические кольца поз. 40-43 выполнены разрезными и предназначены для обеспечения сохранности и работоспособности защитных и уплотнительных колец, установленных в клапане-отсекателе при кратковременном воздействии огня. Устанавливаются в местах, где возможно проникновение открытого огня к защитным и уплотнительным кольцам клапана-отсекателя.
Уплотнительные металлические кольца предназначены для одноразового применения. Изготавливаются из листового легированного материала методом штамповки в виде кольца с последующей вальцовкой разжимного кольца с неполным диаметром в сечении. Оригинальность конструкции колец позволяет добиться предварительного усилия сжатия в местах их установки. При воздействии открытого огня за счет температурной деформации металлических колец происходит увеличение диаметра в сечении и как следствие появляется дополнительное усилие, направленное на уплотнения металл по металлу.
Прокладка поз. 44 изготавливается из цветного материала, уплотняет резьбовое соединение в месте установки штуцеров для крепления трубопроводов 45-46.