КЛАПАН ОБРАТНЫЙ ОСЕСИММЕТРИЧНЫЙ С ВЕРХНИМ ФЛАНЦЕВЫМ РАЗЪЕМОМ
AXISYMMETRIC CHECK VALVE WITH UPPER FLANGED JOINT

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности, к клапанам обратным осесимметричным, для объектов энергетики и газонефтехимии, предназначенным в качестве неуправляемых, автоматически действующих защитных устройств для предотвращения обратного потока рабочих сред.
Одним из требований, предъявляемых к трубопроводной арматуре, является герметичность в течение всего срока эксплуатации и обеспечение ремонтопригодности без вырезки из трубопровода.
Известен клапан обратный с осевым направлением потока, содержащий наружный корпус с входными и выходными каналами, в полости которого закреплены внутренний конусообразный опорный элемент с размещенным в нем штоком запорного органа, выполненного в виде диска со сферической и конусообразной контактной рабочей поверхностью, и седло в виде кольца (патент США №5921276А по классу F16K 15/06 от 17.10.1995 г.). Запорный орган подвижно установлен в полости внутреннего конусообразного опорного элемента посредством механизма перемещения. Механизм перемещения запорного органа включает пружину сжатия, установленную на штоке, перемещающемся в подшипниках скольжения, зафиксированных в направляющем стакане внутреннего конусообразного опорного элемента. Пружина служит для закрытия клапана, открытие которого происходит под действием гидродинамических сил проходящего потока. Седло выполнено в виде кольца с конусной поверхностью, контактирующей с поверхностью сферы запорного органа. Конусная контактная поверхность седла, установленного во внутренней полости наружного корпуса, и сферическая форма внутренней полости в наружном корпусе определяют форму кольцевого канала между поверхностями наружного и внутреннего корпусов, образуя с входным патрубком проходное сечение клапана в форме трубы Вентури. На контактной конусной поверхности диска запорного органа выполнен паз для размещения уплотнения.
Недостатком известного клапана является наличие относительно мягкого уплотнения на поверхности диска запорного органа, подверженного износу и повреждению, что снижает герметичность клапана в процессе эксплуатации. Кроме того, размещение герметизирующего уплотнения в открытом пазу на боковой поверхности диска запорного органа не позволяет задать усилие его сжатия в посадочном гнезде и определить первоначальную форму уплотнения, достаточную для обеспечения требуемой герметичности клапана.
Недостатком известного клапана является также невозможность выполнения технического обслуживания и ремонта внутрикорпусных устройств без вырезки из трубопровода.
Известен клапан обратный с осевым направлением потока, содержащий наружный корпус с входными и выходными каналами (патент РФ №2313713 по классу F16K 15/06 от 22.03.2005 г). Во внутренней полости корпуса выполнен с образованием кольцевого канала с профилем в виде сопла Вентури внутренний конусообразный элемент. В опорном стакане этого элемента посредством подшипникового узла установлен запорный орган. Последний снабжен пружинным механизмом перемещения и выполнен в виде штока с диском. По всей рабочей поверхности диск контактирует с седлом. Седло выполнено в виде кольца с контактной конусной поверхностью, вписывающей седло в профиль кольцевого канала. Герметизирующее уплотнение седла выполнено в виде напряженного двухслойного П-образного элемента. Этот элемент установлен внутренней полостью навстречу отсекаемому потоку в кольцевом пазу наружного корпуса в зоне контактной конусной поверхности седла. Подшипниковый узел запорного органа представлен не менее чем двумя взаимно перекрещивающимися втулками, соответствующими в сборе длине опорного стакана внутреннего конусообразного элемента. Зона перекрытия втулок выполнена ступенчатой. Длина каждой зоны перекрытия превышает толщину стенок втулок не менее чем в 1,5 раза. Рабочая поверхность диска запорного органа сформирована сопряженными поверхностями сферы и тора при превышении радиуса сферы над радиусом тора не менее чем в 3,5 раза.
Наклон конусной контактной поверхности седла к продольной оси клапана задан под углом, не превышающим 43°.
Недостатком известного клапана является невозможность выполнения технического обслуживания и ремонта внутрикорпусных устройств без вырезки из трубопровода.
Наиболее близким по назначению, технической сущности и достигаемому результату является клапан с осевым направлением потока (описание к патенту РФ на полезную модель №109520 по классу F16K 15/06 от 20.10.2011 г.) содержит корпус с жестко соединенным с ним седлом, установленным во входном патрубке, крышку с закрепленным на ней посредством пилона обтекателем во внутренней полости которого размещена направляющая втулка, в которой размещен шток запорного органа. Герметизация сопряжения корпуса и крышки выполненного в виде кольцевой впадины в корпусе и ответного ей кольцевого ступенчатого выступа образованного кольцевыми выступами в крышке осуществляется шпилечными соединениями и уплотнением помещенным в полость образованную кольцевой впадиной на фланце наружного корпуса и ступенчатым кольцевым выступом на крышке при контакте последнего с фланцевой поверхностью корпуса.
Недостатком известного клапана является невозможность контролировать герметичность разъемных соединений во время сборки клапана, или устранить течь через разъемные соединения при эксплуатации, что очень важно для объектов газонефтехимии.
Целью предлагаемого изобретения является создание клапана обратного осесимметричного с верхним фланцевым разъемом, удовлетворяющего следующим обязательным требованиям: надежность и герметичность в течение всего срока службы, ремонтопригодность без вырезки из трубопровода, постоянный контроль герметичности разъемных соединений клапана, постоянная информация о положении запорного органа, возможность устранить течь в разъемных соединениях за счет подачи в герметичный замкнутый контур уплотнительной смазки, отсутствие необходимости технического обслуживания в течение межремонтного периода.
Поставленная задача достигается тем, что клапан обратный осесимметричный с верхним фланцевым разъемом содержит корпус с верхним разъемом, с пазом для установки уплотнительного элемента, крышку, закрывающую разъем с жестко закрепленным на крышке посредством пилона обтекателем, в котором выполнен технологический канал для установки устройства формирования сигнала о положении запорного органа. В полости обтекателя установлен запорный орган с рабочей поверхностью в виде части сферы. Механизм перемещения запорного органа содержит шток с покрытием, установленный в подшипники с антифрикционным покрытием. Съемное седло с упрочненной поверхностью или наплавкой в зоне контакта с запорным органом установлено в наружном корпусе посредством резьбы, уплотнено манжетой и зафиксировано в наружном корпусе от самопроизвольного откручивания отличающийся тем, что между корпусом и крышкой, а также между крышкой и резьбовой пробкой имеются герметичные замкнутые контуры для контроля герметичности разъемных соединений клапана или устранения течи в разъемных соединениях за счет подачи в герметичный замкнутый контур уплотнительной смазки. Герметичные замкнутые контуры образуются за счет того, что корпус с крышкой уплотнены уплотнительным элементом с одной стороны, а с другой стороны в крышке на цилиндрической поверхности контактирующей с корпусом выполнена кольцевая проточка и выполнен хотя бы один канал соединяющий кольцевую проточку с вертикальным каналом контроля герметичности, ниже кольцевой проточки на крышке или корпусе выполнена канавка для установки уплотнительного кольца. Технологический канал крышки закрывается резьбовой пробкой на цилиндрической части которой аналогично крышке выполнены проточки и хотя бы один канал, соединяющий проточку с вертикальным каналом контроля герметичности и кольцевая проточка под уплотнительное кольцо. Резьбовая пробка на торце крышки уплотнена прокладкой. Между торцевым уплотнением крышки и уплотнением внутренней цилиндрической части пробки образовывается герметичный контур. Каналы контроля герметичности закрыты пробками, имеющими аналогичные резьбы с пресс-масленками. На штоке выполнены проточка и бурт, служащие для монтажа-демонтажа клапана.
Пример выполнения клапана обратного осесимметричного с верхним фланцевым разъемом представлен на чертежах.
На Фиг.1 представлен продольный разрез общего вида клапана обратного осесимметричного с верхним фланцевым разъемом;
На Фиг.2 представлена схема контроля герметичности основного фланцевого разъема (выносной элемент А Фиг.2);
На Фиг.3 представлена схема контроля герметичности резьбовой пробки (выносной элемент Б Фиг.3);
Клапан обратный осесимметричный с верхним фланцевым разъемом, содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками с фланцевым разъемом 4, на уплотнительной поверхности которого выполнена проточка 5 (Фиг.2), внутри которой установлен уплотнительный элемент 6. Внутри корпуса 1 на входном патрубке 2 нарезана резьба 7 для установки съемного седла 8, на фланцевом разъеме 4 посредством шпилек 9 и гаек 10 закреплена крышка 11, содержащая пилон 12, внутри которого выполнен технологический канал 13 для проведения монтажа-демонтажа клапана и установки устройства, например, волоконно-оптического датчика для формирования сигнала о положении запорного органа, посредством пилона 12 с образованием кольцевого канала 14 для прохода рабочей среды закреплен обтекатель 15, в полости которого подвижно вдоль оси клапана, посредством пружинного механизма 16 установлен запорный орган 17. Седло 8 выполнено с наружной резьбой 18 и с контактной поверхностью с термостойким, эрозионно- и кавитационностойким покрытием или наплавкой 19 в зоне контакта с запорным органом 17. Запорный орган 17 прижат пружиной 16 к съемному седлу 8, установленному в наружном корпусе 1 посредством резьбы 18 и уплотненному манжетой 20. Механизм перемещения запорного органа содержит шток 21 установленный в подшипниках скольжения 22. В крышке 11 на цилиндрической поверхности 23 (Фиг.2) выполнена кольцевая проточка 24 и выполнен хотя бы один канал 25, соединяющий кольцевую проточку 24 с вертикальным каналом контроля герметичности 26. В крышке 11 или корпусе 1 выполнена канавка 27 для установки уплотнительного кольца 28. На штоке 21 выполнена проточка 29. Шток 21 имеет бурт 30 служащий для технологического упора монтажа-демонтажа клапана. Технологический канал 13 закрывается резьбовой пробкой 31 (Фиг.3) на цилиндрической части 32 которой аналогично крышке выполнены проточка 33 с каналом 34 соединяющимся с вертикальным каналом контроля герметичности 35. На резьбовой пробке 31 выполнена кольцевая проточка 36 под уплотнительное кольцо 37. Каналы контроля герметичности 26 и 35 закрыты пробками 38 имеющие аналогичные резьбы 39 с пресс-масленками, между резьбовой пробкой 31 и крышкой 11 установлена прокладка 40.
Собранный клапан перед подачей давления можно проверить на герметичность фланцевого разъема 4, подав давление в вертикальный канал контроля герметичности 26, а также на герметичность резьбовой пробки 31, подав давление в вертикальный канал контроля герметичности 35. При эксплуатации, установив в каналы 26 и 35 датчики герметичности, возможно контролировать состояние разъемных соединений клапана, или установив пресс-масленки возможно подать герметизирующую смазку для обеспечения герметичности разъема.
Использование заявленного клапана обратного осесимметричного с верхним фланцевым разъемом с герметичными замкнутыми контурами разъемных соединений позволит автоматически предотвратить движение потока рабочей среды в трубопроводе в обратном направлении, обеспечить ремонтопригодность без вырезки из трубопровода, осуществлять проверку герметичности основного фланцевого разъема и резьбовой пробки, контролировать положение запорного органа, или устранять течь в разъемных соединениях за счет подачи в герметичный замкнутый контур уплотнительной смазки, что значительно повышает надежность и приведет к снижению затрат на обслуживание и ремонт в процессе эксплуатации.
Источники информации
1. Описание к патенту США №5921276А по классу F16K 15/06 от 17.10.1995 г.
2. Описание к патенту РФ №2313713 по классу F16K 15/06 от 22. 03.2005 г.
3. Описание к патенту РФ на полезную модель №109520 по классу F16K 15/06 от 20.10.2011 г.(прототип).