Прямоточный отсечной клапан

 

Изобретение предназначено для защиты трубопроводного транспорта от разливов перемещаемой жидкости. Прямоточный отсечной клапан содержит корпус с входным и выходным отверстиями, расположенными соосно, поршень, запорный элемент, пружину и неподвижное сопловое отверстие. Внутри корпуса расположена неподвижная капсула сигарообразной формы. В последней размещена поршневая группа. Запорный элемент выполнен заодно со штоком. Пружина установлена с возможностью регулировки ее поджатия опорной гайкой при помощи перемещаемой перегородки. Изобретение позволяет уменьшить потери энергии жидкости за счет изменения взаиморасположения элементов клапана. 1 ил.

Изобретение относится к гидропневмоавтоматике, в частности к средствам защиты трубопроводного транспорта от разливов перемещаемой жидкости. Область применения прямоточных отсечных клапанов охватывает предприятия нефтегазового комплекса, городские системы тепло- и водоснабжения, системы трубопроводов предприятий химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также любые трубопроводы, предназначенные для транспорта ядовитых, отравляющих и огнеопасных веществ.

Существует устройство (US Serial 793416, 1947), имеющее конструкцию с шариком в качестве запорного элемента, с отсеком для размещения шарика в рабочем режиме. Такая система будет стабильно работать только в стендовом исполнении. В условиях реальной эксплуатации наличие вибрации действующего трубопровода и воздушных пузырей в потоке приводит к случайному захвату шарика потоком и срабатыванию клапана. Кроме того, существует значительный разброс параметров, при которых происходит срабатывание клапана.

Известен отсечной аварийный клапан (SU 1551927 А1, 23.03.1990, F 16 К 17/22), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, расположенными соосно, поршень, запорный элемент, пружину. Внутри корпуса расположена неподвижная капсула сигарообразной формы, в которой размещена поршневая группа, а запорный элемент выполнен заодно со штоком.

Недостатком данного клапана является невозможность регулировки расхода среды, проходящей через клапан, без разборки клапана.

Задача изобретения - повышение надежности конструкции отсечного клапана за счет упрощения регулировки усилия пружины без разборки клапана.

Технический результат состоит в уменьшении потерь энергии жидкости в прямоточном отсечном клапане за счет изменения взаиморасположения элементов клапана.

Технический результат достигается тем, что прямоточный отсечной клапан имеет корпус, содержащий входное и выходное отверстия, расположенные соосно, поршень, запорный элемент, пружину и неподвижное сопловое отверстие, внутри корпуса расположена неподвижная капсула сигарообразной формы, в которой размещена поршневая группа, а запорный элемент выполнен заодно со штоком, поджатие пружины регулируется опорной гайкой при помощи перемещаемой перегородки.

На чертеже представлена конструктивная схема прямоточного отсечного клапана.

Клапан состоит из корпуса 1, имеющего входное 2 и выходное 3 отверстия, выполненные соосно. Внутри корпуса распорки 4 удерживают в фиксированном положении капсулу сигарообразной формы 5, в которой имеется сопло 6 со стороны входного отверстия. Внутри капсулы перемещается поршневая группа, состоящая из поршня 7, жестко соединенного с помощью штока 8 с запорным элементом плунжерного типа 9, который свободно перемещается по каналу 10. Ход поршня ограничен с одной стороны перегородкой 11, а с другой - перегородкой 12, которая одновременно является упором для пружины 13. Другим концом пружина опирается на поршень 7. Поршневая группа центрирована вдоль оси корпуса 1 и образует со стороны входного отверстия 2 камеру А, связанную с соплом 6, и камеру Б внутри капсулы 5.

Клапан работает следующим образом.

Во входное отверстие 2 корпуса клапана поступает поток жидкости или газа, который в рабочем режиме равномерно обтекает капсулу 5 и поступает в выходное отверстие 3. Поле скоростей потока распределяется таким образом, что струя, набегающая на сопло 6, имеет максимальную скорость. В камере А поддерживается высокое давление, действие которого на поршень компенсируется усилием пружины 13. Поршень 7 прижат к перегородке 10. В аварийном режиме увеличение расхода жидкости через клапан приводит к временному росту давления в камере А. Сила, образовавшаяся в результате воздействия этого давления на поршень, сдвигает поршень с места и перемещает запорный элемент 9 по каналу 10 в направлении выходного отверстия 3. Это приводит к частичному перекрытию выходного отверстия и возрастанию скорости выходного потока, а следовательно, и к падению давления в выпускном канале. В результате перепада давлений в камере А и выпускном канале образуется положительная обратная связь, которая приводит к перемещению запорного элемента до полного перекрытия выходного отверстия. После перекрытия выходного отверстия давление в выпускном трубопроводе снижается. За счет перепада давлений в камере А и выпускном трубопроводе запорный элемент некоторое время удерживается в прижатом состоянии. После выравнивания перепада давлений между входным и выходным отверстиями поршень под действием пружины 13 возвращается в исходное положение.

Критический расход жидкости или газа, при котором происходит срабатывание клапана, в первую очередь зависит от величин усилия и жесткости пружины 12. Регулирование критического расхода через клапан может осуществляться как подбором усилия пружины для каждого эксплуатационного режима, так и регулированием жесткости пружины путем изменения положения перегородки 12 в капсуле 5. Для этого в полости капсулы 5 предусмотрено резьбовое соединение 14. Регулирование производится с помощью штока, прилегающего к отверстию перегородки 12.

Смещение перегородки 12 в направлении поршня вызывает увеличение критического расхода через клапан. Смещение перегородки 12 в направлении запорного элемента приводит к уменьшению критического расхода. Для регулирования величины критического расхода перемещением перегородки 11 предусмотрена опорная гайка 15, которая составляет единое целое с запорным элементом 9. Регулирование может осуществляться только после отключения участка трубопровода от потока жидкости.

Форма полости прямоточного отсечного клапана максимально способствует плавному протеканию потока жидкости или газа через клапан и снижению затрат энергии потока на преодоление сопротивления пассивного отсечного клапана.

Формула изобретения

Прямоточный отсечной клапан, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, расположенными соосно, поршень, запорный элемент, пружину и неподвижное сопловое отверстие, внутри корпуса расположена неподвижная капсула сигарообразной формы, в которой размещена поршневая группа, а запорный элемент выполнен за одно со штоком, отличающийся тем, что пружина установлена с возможностью регулировки ее поджатия опорной гайкой при помощи перемещаемой перегородки.

РИСУНКИ

Рисунок 1