КРИОГЕННАЯ АРМАТУРА
CRYOGENIC FITTINGS

Изобретение относится к арматуростроению и может быть широко использовано в криогенной технике.
Известен криогенной запорно-регулирующий клапан, содержащий, корпус выполненный автономно от вакуумного кожуха, и на корпусе с помощью резьбового соединения установлен цилиндрический стакан, в котором размещен рычажный механизм в виде оси рычага и рычага, взаимодействующего со штоком затвора. (см. патент РФ 2747895) И хотя конструкция криогенного запорно-регулирующего клапана позволяет уменьшить величину теплопритока к криогенной рабочей среде клапана независимо от его пространственного положения, в тоже время ее отличает сложность и чрезвычайная сложность при проведении технического обслуживания.
Известна криогенная арматура встроенного типа, выполненная в виде пневмоклапана или регулирующего пневмоклапана, которая устанавливается либо непосредственно внутри криогенного трубопровода, либо в криостате с технологическим оборудованием криогенной установки. (см. Романенко Н.Т. и Куликов Ю.Ф. «Криогенная арматура» М. Машиностроение, 1978 г, стр. 31-33, рис. 23-24).
И хотя, указанная арматура значительно упрощает ее монтаж и имеет небольшой теплоприток, она обладает очень существенным недостатком, так как для ее замены в случае возможного отказа в работе требуется, как показал опыт эксплуатации гелиевых криогенных систем их остановки на время от 24 до 48 часов.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является криогенная арматура, содержащая внутренний корпус с седлом и входным и выходным патрубками, соединенный тонкостенной трубкой с наружным кожухом, шпиндельную группу в виде штока и клапана с уплотнителем, соединенную с внешним приводом, создающим для обеспечения герметичности затвора клапана усилие на сжатие. (см. Романенко Η.Т. и Куликов Ю.Ф. «Криогенная арматура» М. Машиностроение, 1978 г, стр. 26-27, рис. 18).
Данная арматура благодаря наличию в ее конструкции штыкового разъема хотя и позволяет в случае отказа в ее работе производить замену или ремонт шпиндельной группы без нарушения вакуума, однако требует применения крупногабаритных штыковых разъемов, что является основной причиной повышенного теплопритока к внутреннему холодному корпусу арматуры. Цель изобретения - предложить конструкцию криогенной арматуры, которая позволяет минимизировать теплоприток и производить замену или ремонт шпиндельной группы и седла клапана без нарушения вакуума. Поставленная цель, достигается тем, что в криогенной арматуре, содержащей внутренний корпус с седлом и входным и выходным патрубками, соединенный тонкостенной трубкой с наружным кожухом, шпиндельную группу в виде штока и клапана с уплотнителем, соединенную с внешним приводом, создающим для обеспечения герметичности затвора клапана усилие на сжатие, во внутреннем корпусе соосно клапану выполнено дополнительное седло и через прокладку установлена резьбовая заглушка, диаметр которой на 10%-15% больше диаметра клапана, а наружный кожух соединен с фланцем, который установлен соосно внутреннего корпуса и в котором размещены пружина и поршень с торцевыми и радиальными уплотнительными кольцами, при этом в поршне через прокладку установлена резьбовая заглушка, диаметр которой на 15%-20% больше диаметра резьбовой заглушки, установленной во внутреннем корпусе, при этом на фланце через прокладку закреплено седло, в котором установлены упоры и выполнено отверстие, диаметр которого на 20%-25% больше диаметра резьбовой заглушки, установленной в поршне, а кроме того, диаметр тонкостенной трубки на 5%-10% выполнен больше относительно диаметра штока, а шпиндельная группа соединена с внешним приводом, создающим для обеспечения герметичности затвора клапана усилие на растяжение.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся совокупными признаками идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, следовательно, оно соответствует критерию новизна.
На рисунке изображена конструктивная схема предлагаемой криогенной арматуры.
Криогенная арматура состоит из внутреннего корпус 1 с седлом 2 и входным 3 и выходным 4 патрубками, соединенного тонкостенной трубкой 5 с наружный кожухом 6, шпиндельной группы в виде штока 7 и клапана 8 с уплотнителем 9, при этом во внутреннем корпусе 1 соосно клапану 8 выполнено дополнительное седло 10 и через прокладку 11 установлена резьбовая заглушка 12, диаметр которой на 10%-15% больше диаметра клапана 8. Наружный кожух 6 соединен с фланцем 13, который установлен соосно внутреннего корпуса 1 и в котором размещены пружина 14 и поршень 15 с торцевыми 16 и 17 и радиальными 18 уплотнительными кольцами, при этом в поршне 15 через прокладку 19 установлена резьбовая заглушка 20, диаметр которой на 15%-20% больше диаметра резьбовой заглушки 12, установленной во внутреннем корпусе 1, при этом на фланце 13 через прокладку 21 закреплено седло 22, в котором установлены упоры 23 и выполнено отверстие, диаметр которого на 20%-25% больше диаметра резьбовой заглушки 20, установленной в поршне 15. На наружном кожухе 6 размещен внешний привод шпиндельной группы, который выполнен, например, в виде резьбовой втулки 24, резьбовой заглушки 25, пружины 26, установленной на резьбовой втулке 27, размещенной на штоке 7, уплотнение которого относительно наружного кожуха 6 осуществляется с помощью колец 28. Для уменьшения теплопритоков пространство между штоком 7 и тонкостенной трубкой 5, диаметр которой на 5%-10% выполнен больше относительно диаметра штока 7, заполнено теплоизоляцией 29. С этой же целью на поверхность внутреннего корпуса 1 с резьбовой заглушкой 12 и тонкостенной трубки 5 нанесена изоляция 30.
Ниже приводится описание работы криогенной арматуры в процессе эксплуатации и порядок операций в случаях нарушение в работе затвора клапана. На рисунке отражено положение криогенной арматуры, когда через нее идет расход рабочей криогенной среды через входной патрубок 3, открытый клапан 8 и выходной патрубок 4 и когда торцевое уплотнение 17 на поршне 15 пружиной 14 поджато к седлу 22, закрепленного через прокладку 21 к фланцу 13. Для прекращения расхода рабочей криогенной среды криогенную арматуру переводят в закрытое положение, которое осуществляют за счет внешнего привода путем перемещения резьбовой втулки 24 против часовой стрелки, предварительно сняв резьбовую заглушку 25 и пружину 26. В результате перемещения резьбовой втулки 24, контактирующей с резьбовой втулкой 27, размещенной на штоке 7, вначале происходит подъем шпиндельной группы, затем посадка уплотнения 9 клапана 8 на седло 2 внутреннего корпуса 1 с последующей герметизацией затвора клапана 8 за счет усилия от внешнего привода, действующего на растяжение шпиндельной группы. Это позволяет уменьшить габариты как самого штока 7, так и тонкостенной трубки 5 и колец 28, что в сочетании с теплоизоляцией 29 и изоляцией 30 приводит к существенному снижению теплопритока к внутреннему корпусу 1. В тоже время в процессе эксплуатации криогенной арматуры может произойти нарушение герметичности в затворе клапана 8, что потребует замены шпиндельной группы или устранения дефектов в седле 2 внутреннего корпуса 1. Данная конструкция криогенной арматуры позволяет выполнить указанные ремонтные работы без нарушения вакуума.
Перед проведением ремонтных работ предварительно выполняют отогрев и в случае необходимости замену рабочей среды на воздух на криогенном участке, в состав которого входит криогенная арматура. После выполнения, указанных операций, для замены шпиндельной группы необходимо:
- с помощью упоров 23, преодолевая усилие от пружины 14, переместить поршень 15 с радиальными уплотнительными кольцами 18 во фланце 13 от седла 22 к седлу 10, выполненного во внутреннем корпусе 1;
- для сохранения вакуума упорами 23 создать усилие, обеспечивающее герметичность между торцевым уплотнительным кольцом 16 и седлом 10;
- удалить заглушку 20 прокладку 19 на поршне 15;
- удалить заглушку 12 прокладку 11, установленных во внутреннем корпусе 1;
- снять резьбовую заглушку 25 и пружину 26;
- сиять со штока 7 резьбовую втулку 27;
- вытащить шпиндельную группу и в случае необходимости устранить дефекты на седле 2.
После выполнения ремонтных работ операции по монтажу шпиндельной группы выполняются в обратном порядке.
Таким образом, предлагаемые технические решения, отраженные в описании изобретения, позволяют обеспечить поставленную цель изобретения,
Сравнение существенных признаков предлагаемого и уже известных решении дает основание считать, что предлагаемое техническое решение отвечает критериям «изобретательский уровень» и «промышленная применяемость».