клапанное переключающее устройство

Формула изобретения

1. Клапанное переключающее устройство, содержащее корпус с установленным в корпусе рабочим органом, отличающееся тем, что рабочий орган закреплен на подвижном штоке, расположенном в одном из патрубков, причем на боковых сторонах корпуса расположены участки магистрали управляющего давления, сообщенные с управляющим органом, также на боковых сторонах корпуса имеются отводки, на концах которых размещены предохранительные клапаны, а на боковой поверхности - магистраль подвода газовой среды.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шток выполнен полым.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что соотношение наименьшего внутреннего диаметра его корпуса и наибольшего диаметра штока составляет не более 500.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что, по меньшей мере, частично магистрали управляющего давления расположены в корпусе и штоке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области узлов и деталей машин, обеспечивающих их нормальную эксплуатацию, а именно в области переключающих клапанов, предпочтительно, обеспечивающих изменение газового или жидкостного потоков, и может быть использовано в любой области науки и техники, использующей регулируемое перемещение жидкостных и газовых потоков, а в основном используется в газовой, нефтехимической и химической отраслях промышленности.

В рамках представленной заявки термин "пневмо" относится к любым системам, предназначенным для перемещения любого газа и/или использующих любой газ в качестве рабочего тела.

Известно клапанное устройство (DE, заявка 4023845, F 16 К 51/00, 1999), содержащее корпус с расположенным в нем подпружиненным запорным органом и пневмопривод в виде двух последовательно установленных поршней.

Недостатком известного устройства следует признать невозможность его использования в пневмосистемах с дублированным сбросом управляющего давления для открытия проходного сечения, поскольку в данном клапане нижний поршень выполнен только с возможностью предварительного открытия запорного органа.

Известен клапан (RU, патент 2184298, F 16 К 31/122, 2002), содержащий корпус, запорный орган с пружиной и пневмопривод, состоящий из двух последовательно установленных поршней, причем пружина в корпусе установлена относительно запорного органа в сторону его открытия, а поршни пневмопривода установлены таким образом, что при подаче на них управляющего давления поджимают запорный орган в сторону его закрытия.

Известно клапанное устройство (RU, патент 2066010, F 16 К 17/06, 1996), содержащее корпус с входным и выходным патрубками и установленными в его каналах, по меньшей мере, двумя запорными элементами, нагруженными в сторону седла посредством пружинных механизмов, установленных соосно с указанными каналами. Входной и выходной патрубки расположены соосно и перпендикулярно указанным каналам, а пружинные механизмы размещены в выполненных в корпусе цилиндрических отверстиях, сообщенных с входным патрубком в открытом положении клапана и с выходным патрубком при закрытом положении клапана.

Недостатком обоих известных устройств следует признать использование пружинных механизмов, обладающих ограниченным количеством циклов "сжатие-расжатие".

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого изобретения, состоит в разработке конструкции клапанного устройства повышенной механической надежности.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в обеспечении надежности работы устройства, содержащего предлагаемое клапанное устройство, из-за уменьшения возможности механической поломки клапанов.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать клапанное устройство, содержащее корпус, в котором на подвижном штоке закреплен рабочий орган, причем на боковых сторонах корпуса расположены участки магистрали управляющего давления, сообщенные с управляющим органом, также на боковых сторонах корпуса имеются отводки, на концах которых размещены предохранительные клапаны, а на боковой поверхности - магистрали подвода газовой среды. Шток может быть выполнен полым, что уменьшит его массу и, следовательно ударные нагрузки на корпус, возникающие при перемещении штока. Предпочтительно, но не обязательно, соотношение наименьшего внутреннего диаметра его корпуса и наибольшего диаметра штока составляет не более 500. По меньшей мере, частично магистрали управляющего давления могут быть расположены в корпусе и штоке. Это позволит уменьшить вероятность обрыва магистралей при эксплуатации устройства.

В дальнейшем изобретение будет рассмотрено с использованием графического материала, на котором использованы следующие обозначения: предохранительные клапаны 1, 2; магистраль 3 высокого давления; магистрали 4, 5 низкого давления; рабочий орган 6; отводки корпуса 7, 8; магистрали подвода газовой среды 9, 10; магистрали управляющего давления 11, 12; шток 13; корпус 14.

В базовом варианте предложенное устройство работает следующим образом.

По трубе 3 подают газ под высоким давлением - до 16 МПа. При превышении номинального давления в трубе 3 срабатывает один из предохранительных клапанов (1 или 2), при этом газ высокого давления сбрасывается в магистраль низкого давления (4 или 5). В случае, показанном на чертеже, газ из магистрали высокого давления 3 поступает на предохранительный клапан 1 и, после его срабатывания, сбрасывается в магистраль низкого давления 4. После срабатывания предохранительного клапана 1 магистраль высокого давления 3 необходимо переключить на предохранительный клапан 2. (При срабатывании одного из предохранительных клапанов необходимо переключить работу предложенное устройство на второй клапан для осуществления регламентных работ с первым клапаном). Это достигается перемещением рабочего органа 6 в левое положение. Для этой цели предварительно выравнивают давление в полостях корпуса 14 и отводков корпуса 7 и 8, подавая высокое давление по магистрали подвода газовой среды 10 в полость под предохранительным клапаном 2. Затем по магистрали управляющего давления 11 давление сбрасывают, при этом в магистрали 12 уже было низкое давление. Для того, чтобы переложить рабочий орган в левое положение увеличивают сначала давление в магистрали 12 (в магистрали 11 до этого было установлено низкое давление) и, после перемещения штока 13 с рабочим органом 6 в левое положение, сбрасывают давление из полостей корпуса 14 и отводка корпуса 7, расположенных под предохранительным клапаном 1. Изменение давлений в магистралях 8, 9, 11 и 12 производится управляющим органом. После этих операций на клапан 6 действует полная сила, равная произведению площади рабочего органа 6 на перепад давления между низким и высоким давлением. Давление подано на предохранительный клапан 2.

Такое же клапанное переключающее устройство обычно устанавливают и после предохранительных клапанов 1 и 2 на магистралях низкого давления 4 и 5. В этом случае во всех полостях корпуса 14, включая отводки 7, 8, всегда низкое давление. В этом случае клапанное переключающее устройство управляется и запирается давлением, подаваемым в полости магистралей 11 и 12.

Использование предложенного устройства позволяет увеличить надежность работы устройства в 1,5 раза, что выражается в количестве циклов перемещения штока с рабочим органом.