КЛАПАН ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИЙ
MULTIPURPOSE VALVE

Техническое решение относится к арматуростроению, а именно к устройствам мембранного типа для открывания и закрывания проходного сечения трубопровода, транспортирующего газообразную среду, и может быть использовано в дегазационных системах горных предприятий.
Известен клапан-отсекатель для технологических трубопроводов (патент РФ №2110005, F16K 31/363, опуб. 27.04.1998 г.), содержащий корпус с входным и выходным каналами и размещенный в нем запорный орган, снабженный хвостовиком с установленным на нем поршнем, размещенным внутри закрепленного на корпусе цилиндра с крышкой. В корпусе размещена уплотнительная цилиндрическая вставка с отверстиями, соответствующими входному и выходному каналам корпуса, и фиксатор ее положения. Запорный орган выполнен в виде цилиндрического стакана с заостренными нижними кромками и перепускными каналами. Поршень снабжен уплотнительными манжетами, а цилиндр выполнен из немагнитного материала, закреплен на корпусе стяжным кожухом и снабжен герконом, размещенным на его наружной поверхности. В крышке цилиндра выполнено разгрузочное отверстие.
Недостатком этого устройства является то, что его работа зависит от сигнала, поступающего от электромагнитного датчика - геркона. Это требует подвода электричества и организации централизованного управления, что усложняет его конструкцию и сужает область применения.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является самозакрывающийся клапан (патент РФ №2007650, F16K 7/17, опубл. 15.02.1994 г.), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, составную крышку, между верхней и нижней частями которой закреплена мембрана, образующая сообщенные с атмосферой подмембранную и надмембранную полости, последняя из которых сообщена с управляющим элементом, между нижней частью крышки и корпусом установлен запорный орган со сквозным отверстием, сообщающим входное отверстие с пространством между нижней частью крышки и запорным органом, а в нижней части крышки выполнено отверстие, закрытое запорным элементом, и сточный канал. Сквозное отверстие запорного органа сообщено с подмембранной полостью. Запорный элемент образован частью мембраны, а управляющий элемент выполнен в виде камеры с переменным объемом.
Недостатком этого устройства является наличие в конструкции управляющего элемента для открытия клапана после его самозакрывания, что усложняет конструкцию, снижая его эффективность и надежность работы.
Технической задачей предлагаемого решения является повышение эффективности и надежности работы запорно-регулирующего клапана за счет автоматического его открытия и закрытия.
Поставленная задача достигается тем, что в клапане запорно-регулирующем, содержащем корпус с входным и выходным отверстиями, закрепленную в нем мембрану, образующую с корпусом сообщенную с атмосферой надмембранную камеру и штоковую камеру, которая герметично отделена перегородкой от надклапанной камеры, образованной частью корпуса с выходным отверстием, при этом надклапанная камера граничит с подклапанной камерой, образованной частью корпуса с входным отверстием, причем подклапанная и надклапанная камеры сообщены между собой дроссельным отверстием и рабочим отверстием с запирающим элементом. Штоковая и подклапанная камеры соединены каналом, а запирающий элемент жестко соединен с мембраной посредством штока с возможностью возвратно-поступательного движения через герметичное отверстие в указанной перегородке.
Через канал, сообщающий штоковую и подклапанную камеры, происходит выравнивание давлений в этих камерах и в скважине, что обеспечивает работу мембраны, которая посредством штока перемещает запирающий элемент. Таким образом, открытие и закрытие рабочего отверстия происходит автоматически, без дополнительных устройств и подвода электричества, что повышает эффективность клапана и надежность его работы.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения клапана запорно-регулирующего и чертежами фиг. 1, 2. На фиг. 1 изображен клапан запорно-регулирующий в закрытом состоянии, на фиг. 2 - то же, в открытом состоянии.
Клапан запорно-регулирующий состоит из корпуса 1 (фиг. 1, 2) с входным отверстием 2 и выходным отверстием 3, закрепленной в нем мембраны 4, запирающего элемента 5, жестко соединенного с мембраной 4 посредством штока 6. Мембрана 4 образует с корпусом 1 надмембранную камеру 7, сообщенную с атмосферой через отверстие 8, и штоковую камеру 9, которая герметично отделена от надклапанной камеры 10 перегородкой 11. Надклапанная камера 10 образована частью корпуса 1 с выходным отверстием 3 и граничит с подклапанной камерой 12, образованной частью корпуса 1 с входным отверстием 2. Надклапанная камера 10 и подклапанная камера 12 сообщены между собой дроссельным отверстием 13 и рабочим отверстием 14. Штоковая 9 и подклапанная 12 камеры соединены каналом 15. Шток 6 проходит через герметичное отверстие в перегородке 11 с возможностью возвратно-поступательного движения, которое герметизировано уплотнением 16. Запирающий элемент 5 в исходном положении прижат к седлу 17 рабочего отверстия 14 усилием мембраны 4. Корпус 1 фланцем 18 соединен трубопроводом 19 с магистральным трубопроводом 20, а фланцем 21 подсоединен к патрубку 22, загерметизированному в дегазационной скважине 23, пройденной в угольном массиве 24.
Клапан запорно-регулирующий работает следующим образом. Для откачки метана из скважины 23, пройденной в угольном массиве 24, включают вакуумный насос, создающий разрежение в магистральном трубопроводе 20, при этом понижается давление в надклапанной камере 10, подклапанной камере 12 и штоковой камере 9, т.к. они связаны с магистральным трубопроводом 20 через трубопровод 19, дроссельное отверстие 13 и канал 15.
Надмембранная камера 7 через отверстие 8 постоянно сообщена с атмосферой. Под действием разности давлений мембрана 4 прогибается вниз, толкает шток 6 и запирающий элемент 5 отходит от седла 17, соединяя скважину 23 через рабочее отверстие 14 и трубопровод 19 с магистральным трубопроводом 20 (фиг. 2). В случае образования трещин в угольном массиве 24 и поступления через них атмосферного воздуха (указано стрелками) в скважину 23, а из нее в подклапанную камеру 12, далее через канал 15 в штоковую камеру 9, давление выравнивается до атмосферного и мембрана 4 возвращается в исходное положение, возвращая шток 6 в исходное положение, что приводит к закрытию рабочего отверстия 14 запирающим элементом 5 (фиг. 1). Откачка газа из скважины 23 продолжает осуществляться через дроссельное отверстие 13, что не влияет на разрежение в трубопроводе 19, сохраняя концентрацию метана в магистральном трубопроводе 20 на высоком уровне. В случае самогерметизации угольного массива 24 от проникновения атмосферного воздуха процесс открытия запирающего элемента 5 повторяется, как было описано выше.