Затвор трубопровода

 

Использование: для газопроводов большого диаметра. Сущность изобретения: промежуточный патрубок (П) установлен с возможностью упругого осевого перемещения вдоль оси П от контакта с выходным П до контакта с входным П. Входной П снабжен аксиально расположенным козырьком, прикрывающим кольцевую щель между входным и промежуточным П.Шарниры тяг сервомотора на кронштейнах расположены между упорами и крышкой. Упорный выступ на корпусе со стороны выходного П выполнен со срезом, параллельным горизонтальной диаметральной плоскости П, угол между которой и плоскостью, проходящей через ось вращения крышки и места контакта упоров и ответных выступов на корпусе со стороны входного П, меньше прямого угла при контакте промежуточного П с входным П и больше прямого угла при контакте промежуточного с выходным П. 3 ил.

Изобретение относится к области арматуростроения для трубопроводов, преимущественно к быстродействующим запорным устройствам для газопроводов большого диаметра, предназначенных для транспортировки газов, загрязненных мелкодисперсной спекающейся пылью.

Известно запорное устройство, содержащее соосно расположенные входной и выходной патрубки трубопровода с кольцевой щелью между ними и сферическую заслонку, установленную с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной оси трубопровода. Для уплотнения щели ее кромки снабжены уплотнительными элементами с полупроницаемыми мембранами, которые при подаче воды разбухают и плотно герметизируют трубопровод [1] Однако устройство, основанное на принципе разбухания, обладает большей инерционностью по сравнению с чисто механической системой, особенно в условиях необходимости экстренного срабатывания в аварийной ситуации. Кроме того, в запыленной среде высокоэластичные материалы недостаточно надежны из-за эррозии.

Известно запорное устройство, содержащее корпус, соосно установленные в нем входной и выходной патрубки с кольцевой щелью между ними, запорный орган в виде сферической крышки, установленной на кронштейнах с возможностью введения в названную щель путем поворота относительно оси, перпендикулярной оси патрубков, и с возможностью упругого смещения крышки вдоль оси патрубков до упора в выходной патрубок. В известном запорном устройстве крышка установлена на кронштейнах посредством подпружиненных штоков с выступами, расположенными в направляющих пазах кронштейнов. Штоки через выступы посредством шарнирных тяг соединены с поперечными стержнями, присоединенными к валоповороту. В закрытом положении крышка пружинами прижата к выходному патрубку. При повороте стержней крышка посредством шарнирных тяг вначале оттягивается, преодолевая упругое сопротивление пружин, по направлению к оси ее вращения, и по достижению выступов штоков упора в пазах кронштейнов осуществляется поворот, по завершению которого и снятию нагрузки от валоповорота, передаваемой через шарнирные тяги на штоки, под действием пружин крышка перемещается на больший радиус [2] Наиболее близким к предложенному устройству является затвор шарового клапана, содержащий корпус с соосно расположенными входным и выходным патрубками с кольцевой щелью между ними, в которой с зазором и соосно патрубкам установлен промежуточный патрубок с запорным органом в виде сферической крышки, закрепленной на нем посредством кронштейнов с возможностью вращения относительно линии пересечения поперечного сечения с горизонтальной диаметральной плоскостью промежуточного патрубка и перемещения вдоль оси патрубков до упора в выходной патрубок, и сервомотор, к тягам которого шарнирно присоединены названные кронштейны, в средней части которых выполнены упоры, а на корпусе встречные упорные выступы [3] Однако в условиях запыленности газа при постоянно открытой кольцевой щели между патрубками на их кромках образуются загромождающие щель твердые закоксовавшиеся наросты. Кроме того, как для открытия, так и для закрытия конструкция устройства требует применения либо ручного валопровода, либо сервопривода, отказ которого может быть непосредственным следствием аварии, например масло- или энергосистемы, что снижает надежность конструкции при ее использовании в качестве аварийного затвора.

Задача изобретения состоит в повышении надежности в аварийных ситуациях и технологичности управления.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном затворе трубопровода промежуточный патрубок установлен с возможностью упругого осевого перемещения вдоль оси патрубка от контакта с выходным патрубком до контакта с входным патрубком, причем входной патрубок снабжен аксиально расположенным козырьком, прикрывающим кольцевую щель между входным и промежуточным патрубком; шарниры тяг сервомотора на кронштейнах расположены между упорами и крышкой, а упорный выступ на корпусе со стороны выходного патрубка выполнен со срезом, параллельным горизонтальной диаметральной плоскости патрубков, угол между которой и плоскостью, проходящей через ось вращения крышки и места контакта упоров и ответных выступов на корпусе со стороны входного патрубка, меньше прямого угла при контакте промежуточного патрубка с входным патрубком и больше прямого угла при контакте промежуточного с выходным патрубком.

При этом повышение надежности в аварийных ситуациях обеспечивается за счет смыкания кольцевой щели при открытом затворе и автоматического закрытия затвора при аварийном снятии нагрузки сервопривода, кинематически предваряемого размыканием кольцевой щели между пром- и выходным патрубками в процессе поворота кронштейнов под действием упругих элементов промпатрубка вокруг смещенного центра упорного выступа корпуса со стороны входного патрубка. Технологичность управления затвором обеспечивается механизмом последовательного сдвига крышки затвора вместе с пром- патрубком от выходного патрубка вдоль среза упорного выступа со стороны выходного патрубка с образованием щели между названными крышкой и патрубком, открытия затвора путем поворота крышки относительно ее оси вращения и закрытия кольцевой щели сдвигом промпатрубка к выходному патрубку путем поворота крышки относительно названного смещенного центра или последовательного обратного процесса при однонаправленном воздействии (включении или выключении соответственно) сервопривода.

Схема затвора представлена на фиг.1 (открыт) и 2 (закрыт); на фиг. 3 представлен вид А-А.

В корпусе 1 между входным 2 и выходным 3 патрубками расположен упруго-подвижно на опорах скольжения 4 промпатрубок 5 с присоединенными к нему упругими элементами 6. Крышка 7 посредством кронштейнов 8 установлена с возможностью введения в щель 9 между выходным патрубком 3 и промпатрубком 5 путем вращения вокруг оси 10 на промпатрубке 5. На кронштейнах 8 имеются упоры 11, а на корпусе 1 встречные упорные выступы 12 (со стороны входного патрубка 2) и 13 (со стороны выходного патрубка 3), причем выступ 13 имеет срез 14 параллельно горизонтальной диаметральной плоскости 15. К кронштейнам 8 между упорами 11 и крышкой 7 присоединены посредством шарниров 16 тяги 17 сервопривода (не показан). Кольцевая щель 18 между входным патрубком 2 и промпатрубком 5 изнутри прикрыта кольцевым козырьком 19 с заходной внешней кромкой 20. На корпусе 1 имеется выступ-ограничитель 21. В открытом положении затвора крышка 7 располагается над промпатрубком 5 и посредством тяг 17 и шарниров 16 нагружена в направлении входного патрубка 2. Кронштейн 8 опирается посредством упоров 11 на упорный выступ 12, образуя коромысло, прижимающее через ось 10 промпатрубок 5 к выходному патрубку 3, закрывая тем самым кольцевую щель 9 и сжимая упругие элементы 6. При этом угол между горизонтальной плоскостью 15 и плоскостью, образуемой осью 10 и контактом упора 11 с выступом 12, больше прямого, и система крышка 7 кронштейны 8 находится за верхней мертвой точкой. Давление среды в корпусе 1 и входном патрубке 2 одинаковое, т. е. оседание коксующейся пыли происходит преимущественно на внешней кромке 20 козырька 19. В закрытом положении затвора крышка 7 расположена в щели 9 и прижата к выходному патрубку 3, кронштейн 8 опирается на ограничитель 21, а упор 11 расположен под срезом 14 выступа 13.

Устройство работает следующим образом. При снятии нагрузки сервопривода упругие элементы 6 сдвигают промпатрубок 5 по опорам 4 до упора во входной патрубок 2, открывая кольцевую щель 9. При этом кронштейны 8 поворачиваются (с проскальзыванием) относительно контакта упора 11 и упорного выступа 12, динамически переводя систему крышка 7 кронштейны 8 через верхнюю мертвую точку. Угол между горизонтальной плоскостью 15 и плоскостью, образуемой осью 10 и упорами 11, при упоре промпатрубка 5 во входной патрубок 2 становится меньше прямого, т. е. под действием собственного веса и динамики толчка от упругих элементов 6 промпатрубка 5 крышка 7 поворачивается на кронштейнах 8 вокруг оси 10, входя в щель 9 до упора кронштейнами 8 в выступ-ограничитель 21, причем смещение под действием перепада давлений крышки 7 в сторону выходного патрубка 3 в процессе входа в щель 9 ограничивается проскальзыванием упора 11 относительно упорного выступа 13 до среза 14, после чего под действием перепада давлений крышка 7 путем проскальзывания упора 11 вдоль среза 14 и собственно кронштейна 8 вдоль выступа-ограничителя 21 вместе с промпатрубком 5 по опорам 4 смещается до упора в выхлопной патрубок 3.

При нагружении сервопривода крышка 7 подрывается относительно выходного патрубка 3 в направлении входного патрубка 2, ограниченная по траектории движения срезом 14 до выхода упора 11 из-под него, при этом перемещает в ту же сторону промпатрубок 5 по опорам 4. После выхода упора 11 из-под среза 14 за счет внецентренного приложения усилий сервопривода через тяги 17 и шарниры 16 к кронштейнам 8 последние вместе с крышкой 7 поворачиваются вокруг оси 10 до контакта упора 11 с упорным выступом 12, а далее вокруг названного контакта, смещая через ось 10 промпатрубок 5 вдоль опор 4 до упора в выходной патрубок 3.

Формула изобретения

Затвор трубопровода, содержащий корпус с соосно расположенными входным и выходным патрубками с кольцевой щелью между ними, в которой с зазором и соосно патрубкам установлен промежуточный патрубок с запорным органом в виде сферической крышки, закрепленной на нем посредством кронштейнов с возможностью вращения относительно линии пересечения поперечного сечения с горизонтальной диаметральной плоскостью промежуточного патрубка и перемещения вдоль оси патрубков до упора в выходной патрубок, и сервомотор, к тягам которого шарнирно присоединены названные кронштейны, в средней части которых выполнены упоры, а на корпусе встречные упорные выступы, отличающийся тем, что промежуточный патрубок установлен с возможностью упругого осевого перемещения вдоль оси патрубков от контакта с выходным патрубком до контакта с входным патрубком, причем входной патрубок снабжен аксиально расположенным козырьком, прикрывающим кольцевую щель между входным и промежуточным патрубком, а шарниры тяг сервомотора на кронштейнах расположены между упорами и крышкой, а упорный выступ на корпусе со стороны выходного патрубка выполнен со срезом, параллельным горизонтальной диаметральной плоскости патрубков, угол между которой и плоскостью, проходящей через ось вращения крышки и места контакта упоров и ответных выступов на корпусе со стороны входного патрубка, меньше прямого угла при контакте промежуточного патрубка с входным патрубком и больше прямого угла при контакте промежуточного с выходным патрубком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3