КЛАПАН ЗАПОРНЫЙ

Клапан запорный относится к области арматуротроения, в частности к устройствам с запорными элементами, имеющим винтовой шпиндель, а именно предназначенный для использования в нефтегазовом комплексе в качестве устройства перекрывающего поток транспортируемой среды по трубопроводу, работающий в условиях высоких давлений и различных температур.
Известен вентиль задорно-регулирующий, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями для прохода рабочей среды, седло с уплотняемой поверхностью, сальниковую камеру, пакет сальниковых колец с шайбой, грундбуксу, нажимной элемент, шпиндель, связанный с рукояткой и запорным элементом со сферической уплотняемой поверхностью. Нижняя часть шпинделя выполнена с концевой частью. Последняя связана с отверстием запорного элемента. В указанном отверстии выполнена кольцевая расточка для установки фиксирующего элемента напротив кольцевой проточки на концевой части шпинделя и площадка. Площадка расположена внутри отверстия запорного элемента! перпендикулярно его оси. Фиксирующий элемент выполнен в виде группы шариков. Шарики установлены в кольцевую канавку отверстия запорного элемента, связаны с кольцевым ленточным упругим элементом с осе параллельным и не радиальным разрезом. Упомянутый упругий элемент установлен в кольцевую проточку на концевой части нижней части шпинделя. Донная часть торцовой ступенчатой расточки шпинделя выполнена сферической формы. В большую ступень торцовой части установлен упругий элемент в виде шайбы. Отверстие шайбы связано с соосно расположенным шариком. Шарик установлен с зазором по отношению к донной части торцевой расточки. Отверстие запорного элемента выполнено с фаской для захода шариков. Ширина кольцевой проточки концевой части шпинделя выполнена большей, чем диаметр шариков фиксирующих элементов. Изобретение направлено на повышение надежности работы вентиля на высоких параметрах по температуре и давлению за счет компенсации всевозможных погрешностей, возникающих при изготовлении и вследствие температурных и упругих деформационных процессов в деталях в процессе эксплуатации, и обеспечение малых усилий для вращения шпинделя (Пат.№2232328 RU. Опубл. 10.07.2004).
Однако, использование в известном вентиле большого количества соединительных элементов может привести к заклиниванию его запорного органа. Кроме того, в известном вентиле отсутствует возможность разгрузки сальниковой камеры, от воздействия среды, дублирующим (верхним) уплотнением.
Известен трубопроводный вентиль, содержащий корпус со стойкой для присоединения приводного маховика, входным и выходным патрубками и проточным каналом между ними для размещения подъемного клапана и седла, которые выполнены с рабочими поверхностями конической формы, винтовой шпиндель, взаимодействующий с маховиком и посредством штока с подъемным клапаном, муфту стыковки взаимодействующих наконечников шпинделя и штока, узел уплотнения штока в стойке корпуса, в котором шток с подъемным клапаном выполнен из титанового сплава и термически оксидирован, а корпус с седлом, выполненным в его проточном канале между входным и выходным патрубками, - из хромоникелевой нержавеющей стали с твердостью после термообработки, превышающей твердость штока с подъемным клапаном (Пат.№30907 RU. Опубл. 10.07.2003).
Однако, запорный орган известного трубопроводного вентиля не имеет возможность самоустановки в седле корпуса в случае возможного перекоса штока. Кроме того, возможен выход из строя известного вентиля в результате использования дублирующего (верхнего) уплотнения, из-за прилагаемого усилия, которое стремится растянуть полумуфты.
Известен вентиль запорно-проходной, содержащий корпус 1 с бугелем 2, шпиндель 3, имеющий на одном конце рукоятку 4, а на другом конце запорный орган 5, при этом в осевом отверстии корпуса 1 установлено седло 7, к которому нажимной планкой 13 прижат узел про ставки, выполненный в виде шайбы 11, контактирующей с пакетом 10 сальниковых колец, и втулки 12 с фаской на наружной поверхности, обращенной к седлу 7, на запорном органе 5 выполнена рабочая поверхность в виде усеченного конуса для взаимодействия с седлом 7, на седле 7 выполнен кольцевой выступ, примыкающий к корпусу, втулка 12 установлена с возможностью развальцовки выступа седла при контакте с ним фаской, кроме того, шпиндель 3 выполнен из двух частей, первая из которых связана с бугелем резьбовым соединением, а вторая часть соединена с первой посредством двух полумуфт 6 (Пат.№2117840 RU. Опубл. 20.08.1998).
Однако, в конструкции известного запорно-проходного вентиля отсутствует возможность самоустановки запорного органа в седле. Кроме того, существует вероятность выхода из строя вентиля в результате использования дублирующего (верхнего) уплотнения, из-за прилагаемого усилия, которое стремится растянуть полумуфты.
Известен вентиль содержащий корпус с входным и выходным патрубками, разделенными перегородкой с перепускным отверстием, закрепленную на корпусе крышку с осевым отверстием, размещенный в указанном отверстии шток, на одном конце которого закреплен запорный орган, перекрывающий перепускное отверстие, а на другом размещен с возможностью поворота относительно штока маховик, в котором крышка выполнена в виде колпака, закрепленного на корпусе с помощью пружинного кольца и втулки резьбовой, установленной внутри корпуса соосно с ним (Пат.№46550 RU. Опубл. 10.07.2005).
Однако конструкция запорного устройства в известном вентиле не позволяет предупредить возможное вращение запорного органа из-за его полного контакта со штоком и, как следствие, возможное разрушение контактирующих поверхностей между золотником и седлом. При этом, отсутствует возможность разгрузки сальниковой камеры от воздействия среды дублирующим (верхним) уплотнением.
Задачей настоящего изобретения является предупреждение вращения и перекоса запорного элемента при закрытии клапана и, как следствие, возможное разрушение контактирующих поверхностей запорного элемента и седла. Кроме того, возможность увеличения срока службы уплотнительных колец, обеспечения их разгрузки, путем предупреждения воздействия на них давления среды.
Поставленная задача решается тем, что в клапане запорном, содержащем корпус снабженный входным, выходным и перепускным отверстиями, при этом входное отверстие соединено с перепускным посредством отверстия, расположенным под углом к нему, размещенный в перепускном отверстии запорный орган, закрепленный с цилиндрическим штоком, установленным с возможностью перемещения, соединенным с резьбовой втулкой и опосредовано с маховиком, корпус выполнен цельным в виде призмы, входное и выходное отверстия снабжены резьбой, кроме того выходное отверстие соединено с перепускным посредством отверстия, ось которого расположена с эксцентриситетом к оси выходного отверстия, в перепускном отверстии размещено седло, которое имеет возможность контакта с торцевой поверхностью одного из концов запорного органа, второй конец запорного органа выполнен ступенчатым, торец ступени, закрепленный со штоком, выполнен скругленным, при этом шток выполнен ступенчатым и соединен с корпусом посредством втулки, оснащенной на одном конце наружной, а на другом конце внутренней резьбой, посредством которой она соединена с ходовой втулкой.
Для повышения удобства изготовления и снижения себестоимости корпуса, призма может быть выполнена в виде прямоугольного четырехугольника.
Для снижения металлоемкости и удобства монтажа на штоке ступень для установки маховика может быть выполнена цилиндрической, кроме того в средней части штока может быть выполнена расточка, диаметр которой меньше наружного диаметра штока.
Настоящее изобретение поясняют подробным описанием и эскизами, на которых:
Фиг.1 - изображает сборочный эскиз клапана запорного, согласно изобретению;
Фиг.2 - изображает запорный орган, то же что и на фиг.1;
Фиг.3 - представляет эскиз штока с сечением на конце соединения с запорным органом, то же что и на фиг.1;
Фиг.4 - представляет в разрезе главный вид и вид сбоку корпуса выполненного в виде прямоугольного четырехугольника.
Клапан запорный содержит корпус 1, выполненный цельным в виде призмы (Фиг.1). Корпус 1 снабжен входным отверстием 2, соединенным с дополнительным входным отверстием 3. Последнее соединено с перепускным отверстием 4, которое соединено с дополнительным выходным отверстием 5 и выходным отверстием 6. При этом входное отверстие 2 и выходное отверстие 6 снабжены внутренней резьбой. Кроме того продольная ось перепускного отверстия 4 расположена перпендикулярно к продольным осям входного отверстия 2 и выходного отверстия 6.
Перепускное отверстие 4 выполнено открытым и ступенчатым. В нем размещено седло 7. Запорный орган 8 имеет возможность контакта с седлом 7 конической поверхностью 9 (Фиг.2). Второй конец 10 запорного органа 8 выполнен ступенчатым При этом торец 11 ступени, выполнен скругленным и установлен, с возможностью контакта, на цилиндрическом конце штока 12, в посадочном отверстии 13 (Фиг.3). При этом запорный орган 8 имеет свободное качание относительно оси штока 12 (Фиг.1, 3). Кроме того на штоке 12 выполнен бурт 14. Шток 12, с возможностью перемещения соединен, ступенью 15, снабженной резьбой, с резьбовой ходовой втулкой 16, оснащенной наружной и внутренней резьбой. На резьбовом конце штока 12 закреплен маховик 17. При этом шток 12 связан с корпусом 1 посредством ходовой втулки 16, через соединительную втулку 18, выполненную в виде стакана и оснащенную на одном конце наружной, а на другом конце внутренней резьбой, а также фаской 19 на внутреннем диаметре на конце с наружной резьбой. Кроме того внутри соединительной втулки 18 расположен уплотнительный слой, который выполнен в виде кольца 20 и сальниковых прокладок 21.
Целесообразно для снижения металлоемкости и удобства монтажа, ступень на штоке 12 для установки маховика, выполнить цилиндрической, кроме того в средней части штока 12 выполнить расточку 15а, диаметр которой меньше наружного диаметра штока (Фиг.3).
Целесообразно для повышения удобства изготовления и снижения себестоимости корпус 1 выполнить в виде прямоугольного четырехугольника (Фиг.4).
Клапан запорный работает следующим образом.
В исходном положении клапан находится в положении «открыто». В этом положении рабочая среда из элемента трубопровода поступает во входное отверстие 2 корпуса 1, далее через дополнительное входное отверстие 3 среда проходит в перепускное отверстие 4, оттуда через дополнительное выходное отверстие 5 и выходное отверстие 6 среда поступает далее в элементы трубопровода.
Седло 7 устанавливают в перепускном отверстии 7 корпуса 1 методом пластической деформации.
Перекрытие клапана происходит вращением маховика 17 по часовой стрелки штоку 12, посредством ходовой втулки 16, передается поступательное движение в направлении седла 7. Перемещение штока 12 происходит по сальниковым прокладкам 21, установленным внутри соединительной втулки 18, до соприкосновения конусной поверхности 9 запорного органа 8 с седлом 7. При этом запорный орган 8 установлен на штоке 12 с возможностью осевого вращения и качания, что обеспечивает самоустановку его в седле 7. Тем самым происходит перекрытие потока рабочей среды в перепускном отверстии 4.
При необходимости открытия клапана или подтяжки сальниковых прокладок 21 вращают маховик 17 против часовой стрелки, тем самым происходит подъем штока 12 и открытие перепускного отверстия 4. Подъем штока происходит до соприкосновения бурта 14 штока 12 с внутренней фаской 19 соединительной втулки 18, в результате чего снимается нагрузка от давления среды на сальниковые прокладки 21.
Предлагаемый клапан запорный позволяет предупреждать вращения и перекос запорного элемента при закрытии клапана. Кроме того предупреждает возможное разрушение контактирующих поверхностей запорного элемента и седла.
Конструкция предлагаемого клапана запорного позволяет увеличить срок службы уплотнительных колец, обеспечения их разгрузку, путем предупреждения воздействия на них давления среды.
Представляемая конструкция клапан производится на предприятии ООО «Армтехстрой» и широко применяется в нефтегазовой промышленности.