Клапан

 

Изобретение относится к элементам трубопроводной арматуры и предназначено для использования в качестве перепускного устройства потока жидкости или газа. Клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками и радиальным окном. Патрубки образуют осевой канал, радиальный патрубок расположен с возможностью сообщения осевого канала корпуса через его радиальное окно с аварийной системой при обрыве магистрали трубопровода. Указанная магистраль подключается к выходному патрубку. Размещенное в осевом канале корпуса нагруженное перепускное устройство фиксируется в рабочем открытом положении кольцевым цилиндрическим уступом корпуса. Цилиндрическая поджимающая втулка с внутренним уступом ограничивает перемещение перепускного устройства в закрытом положении. Цилиндрическая поджимающая втулка установлена с возможностью осевого телескопического перемещения по внутренней образующей цилиндрического осевого канала выходного патрубка и фиксации своего положения посредством резьбового соединения. В цилиндрической поджимающей втулке внутренний уступ выполнен в виде конусообразного седла. Перепускное устройство выполнено в виде цилиндрической толкающей втулки и запорного органа. Толкающая втулка установлена с возможностью осевого телескопического перемещения по внутренней образующей осевого канала корпуса. Запорный орган состоит из двух полуконусов. Полуконусы установлены в поджимающей втулке со стороны цилиндрической толкающей втулки симметрично оси осевого канала и вдоль поверхности конусообразного седла. Цилиндрическая толкающая втулка и полуконусы связаны в рабочем открытом положении срезными осевыми штифтами с образованием сквозного осевого канала. Цилиндрическая толкающая втулка установлена в корпусе со стороны входного патрубка и выполнена со стороны цилиндрической поджимающей втулки конусообразной формы с образованием на торце цилиндрической толкающей втулки толкающей поверхности. Последняя взаимодействует с поверхностью торцев полуконусов. Со стороны входного патрубка цилиндрическая толкающая втулка имеет свободную поверхность торца. Такое выполнение снижает гидравлическое сопротивление клапана. 4 ил.

Изобретение относится к элементам трубопроводной арматуры, в частности к перепускным клапанам, срабатывающим при значительном перепаде давлений потока жидкости или газа за счет энергии самого потока.

Известен клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками с образованием осевого канала, седло, взаимодействующий с седлом осесимметричный клапан (см. авт.св. СССР N 1571343, 1990 г., М.кл. F 16 K 17/22).

Недостатком такого клапана является большое гидравлическое сопротивление клапана при протекании жидкости или газа из-за центрального расположения запорного органа, а также отсутствие возможности сообщения полости корпуса с аварийной системой при обрыве магистрали трубопровода.

Известен также запорно-перепускной клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками с образованием осевого канала и с радиальным окном и связанным с ним радиальным патрубком, расположенным с возможностью сообщения осевого канала корпуса с аварийной системой при обрыве магистрали трубопровода, подключаемого к выходному патрубку, размещенное в осевом канале корпуса нагруженное перепускное устройство, фиксирующееся в рабочей открытом положении кольцевым цилиндрическим уступом корпуса, и цилиндрическую поджимающую втулку с внутренним уступом, ограничивающим перемещение перепускного устройства в закрытом положении. При этом цилиндрическая поджимающая втулка установлена с возможностью осевого телескопического перемещения по внутренней образующей цилиндрического осевого канала выходного патрубка и фиксации своего положения посредством резьбового соединения. Принцип работы устройства основан на частичном или полном перекрытии узких каналов, расположенных в теле корпуса, движущимся плунжером под действием разности давления с одной и другой его сторон, и как следствие - перекрытии трубопровода до выравнивания давления (патент РФ N 2099621, 1997 г., М.кл. F 16 K 17/26).

Недостатком клапана также является большое гидравлическое сопротивление клапана при протекании жидкости или газа из-за центрального расположения запорного органа и наличия узких перепускных каналов.

Целью предлагаемого изобретения является снижение гидравлического сопротивления клапана при протекании жидкости или газа.

Указанная цель достигается тем, что, в клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками с образованием осевого канала и с радиальным окном и связанным с ним радиальным патрубком, расположенным с возможностью сообщения осевого канала корпуса с аварийной системой при обрыве магистрали трубопровода, подключаемого к выходному патрубку, размещенное в осевом канале корпуса нагруженное перепускное устройство, фиксирующееся в рабочем открытом положении кольцевым цилиндрическим уступом корпуса, и цилиндрическую поджимающую втулку с внутренним уступом, ограничивающим перемещение перепускного устройства в закрытом положении, а цилиндрическая поджимающая втулка установлена с возможностью осевого телескопического перемещения по внутренней образующей цилиндрического осевого канала выходного патрубка и фиксации своего положения посредством резьбового соединения, в цилиндрической поджимающей втулке внутренний уступ выполнен в виде конусообразного седла, а перепускное устройство выполнено в виде цилиндрической толкающей втулки, установленной с возможностью осевого телескопического перемещения по внутренней образующей осевого канала корпуса, и запорного органа, состоящего из двух полуконусов, установленных в поджимающей втулке со стороны цилиндрической толкающей втулки симметрично оси осевого канала и вдоль поверхности конусообразного седла, причем цилиндрическая толкающая втулка и полуконусы связаны в рабочем открытом положении срезными осевыми штифтами с образованием сквозного осевого канала, при этом цилиндрическая толкающая втулка установлена в корпусе со стороны входного патрубка и выполнена со стороны цилиндрической поджимающей втулки конусообразной формы с образованием на торце цилиндрической толкающей втулки толкающей поверхности, взаимодействующей с поверхностью терцев полуконусов, а со стороны входного патрубка цилиндрическая толкающая втулка имеет свободную поверхность торца.

На фиг. 1 изображен клапан, общий вид, в рабочем открытом состоянии; на фиг. 2 - клапан, общий вид, в закрытом состоянии (положении); на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 2.

Клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками с образованием осевого канала 4 и с радиальным окном 20 и связанным с ним радиальным патрубком 21, расположенным с возможностью сообщения осевого канала 4 корпуса 1 с аварийной системой при обрыве магистрали трубопровода, подключаемого к выходному патрубку 3, размещенное в осевом канале 4 корпуса 1 нагруженное перепускное устройство, фиксирующееся в рабочем открытом положении кольцевым цилиндрическим уступом 18 корпуса 1, и цилиндрическую поджимающую втулку 7 с внутренним уступом 5, ограничивающим перемещение перепускного устройства в закрытом положении. Цилиндрическая поджимающая втулка 7 установлена с возможностью осевого телескопического перемещения по внутренней образующей цилиндрического осевого канала выходного патрубка 3 и фиксации своего положения посредством резьбового соединения 9. В цилиндрической поджимающей втулке 7 внутренний уступ выполнен в виде конусообразного седла 5. Перепускное устройство выполнено в виде цилиндрической толкающей втулки 11, установленной с возможностью осевого телескопического перемещения по внутренней образующей осевого канала корпуса 1, и запорного органа 6, состоящего из двух полуконусов 10, установленных в поджимающей втулке 7 со стороны цилиндрической толкающей втулки 11 симметрично оси осевого канала и вдоль поверхности конусообразного седла 5, причем цилиндрическая толкающая втулка 11 и полуконусы 10 связаны в рабочем открытом положении срезными осевыми штифтами 13 с образованием сквозного осевого канала 14. Цилиндрическая толкающая втулка 11 установлена в корпусе 1 со стороны входного патрубка 2 и выполнена со стороны цилиндрической поджимающей втулки 7 конусообразной формы с образованием на торце цилиндрической толкающей втулки 11 толкающей поверхности 15, взаимодействующей с поверхностью торцев 16 полуконусов 10. Со стороны входного патрубка 2 цилиндрическая толкающая втулка 11 имеет свободную поверхность 19 торца.

Клапан работает следующим образом.

В рабочем открытом положении цилиндрическая толкающая втулка 11, полуконусы 10 и цилиндрическая поджимающая втулка 7 образуют сквозной осевой канал 14. При этом жидкость или газ свободно протекает по нему (слева направо согласно фиг. 1), не встречая на своем пути гидравлических сопротивлений. Радиальное окно 2 перекрыто цилиндрической толкающей втулкой 11.

При обрыве магистрального трубопровода справо от клапана под действием разности давления потока жидкостью (или газом) оказывается силовое воздействие на свободную поверхность 19 торца толкающей втулки 11 и она смещается в сторону полуконусов 10. При этом, поскольку полуконусы 10 имеют определенное направление смещения (вдоль конусообразной поверхности седла 5), происходит срезание срезных штифтов 13, связывающих толкающую втулку 11 с полуконусами 10. Поэтому при дальнейшем движении толкающей втулки 11 в сторону полуконусов 10 под действием потока жидкости или газа и толкающей втулки 11 происходит смещение полуконусов 10 к оси сквозного осевого канала 14 вдоль поверхности конусообразного седла 5 и полное перекрытие канала 14 с образованием из полуконусов 10 сплошного запирающего канал конуса 22. При этом толкающая втулка 11 и полуконусы 10 совместно с конусообразным седлом 5 образуют единую внешнюю коническую поверхность 17.

При осевом смещении толкающей втулки 11 в сторону полуконусов 10 происходит в закрытом положении открытие радиального окна 20 и жидкость (газ) с повышенным давлением перепускается через радиальный патрубок 21 в аварийную систему.

Поскольку клапан рассчитан на работу в экстремальных (аварийных) ситуациях, то возврат клапана в исходное состояние осуществляется после перекрытия центральной магистрали перед входным патрубком 2 и сброса потока в аварийную систему после радиального патрубка 21 путем замены отработанного клапана с корпусом 1 на новый клапан.

Таким образом, эффективность предложенного изобретения заключается в снижении гидравлического сопротивления клапана при протекании жидкости или газа путем замены центрального расположения запорного органа (в прототипе) на кольцевое расположение элементов запорного органа (в предложенном изобретении), не препятствующего в рабочем открытом положении протеканию жидкости или газа.

Формула изобретения

Клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, образующими осевой канал, и с радиальным окном и связанным с ним радиальным патрубком, расположенным с возможностью сообщения осевого канала корпуса с аварийной системой при обрыве магистрали трубопровода, подключаемого к выходному патрубку, размещенное в осевом канале корпуса нагруженное перепускное устройство, фиксирующееся в рабочем открытом положении кольцевым цилиндрическим уступом корпуса, и цилиндрическую поджимающую втулку с внутренним уступом, ограничивающим перемещение перепускного устройства в закрытое положение, а цилиндрическая поджимающая втулка установлена с возможностью осевого телескопического перемещения по внутренней образующей цилиндрического осевого канала выходного патрубка и фиксации своего положения посредством резьбового соединения, отличающийся тем, что в цилиндрической поджимающей втулке внутренний уступ выполнен в виде конусообразного седла, а перепускное устройство выполнено в виде цилиндрической толкающей втулки, установленной с возможностью осевого телескопического перемещения по внутренней образующей осевого канала корпуса, и запорного органа, состоящего из двух полуконусов, установленных в поджимающей втулке со стороны цилиндрической толкающей втулки симметрично оси осевого канала и вдоль поверхности конусообразного седла, причем цилиндрическая толкающая втулка и полуконусы связаны в рабочем открытом положении срезными осевыми штифтами с образованием сквозного осевого канала, при этом цилиндрическая толкающая втулка установлена в корпусе со стороны входного патрубка и выполнена со стороны цилиндрической поджимающей втулки конусообразной формы с образованием на торце цилиндрической толкающей втулки толкающей поверхности, взаимодействующей с поверхностью торцев полуконусов, а со стороны входного патрубка цилиндрическая толкающая втулка имеет свободную поверхность торца.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4