отсечной клапан

Формула изобретения

1. Отсечной клапан, содержащий корпус с входным каналом, сообщенным с входной полостью, и выходным каналом, сообщенным с выходной полостью, седло и нормально открытый запорный орган, расположенный во входной полости, привод перемещения запорного органа, имеющий поршень с двусторонним штоком и плавающий кольцеобразный поршень с упором, выполненным с возможностью взаимодействия с поршнем, установленные в расточке корпуса за седлом с образованием полости между поршнем и седлом, полости управления между поршнем и плавающим кольцеобразным поршнем, ограниченным по ходу со стороны выходной полости упором в корпусе, причем один конец двустороннего штока пропущен через отверстие седла и жестко связан с запорным органом, второй конец двустороннего штока пропущен через плавающий кольцеобразный поршень в выходную полость, и в штоке выполнены осевой и радиальные каналы, сообщающие полость, расположенную между седлом и поршнем, с выходной полостью, при этом полость управления сообщена с каналом управления, идущим от системы управления, подключенной к каналу питания, идущему от входной полости, отличающийся тем, что клапан снабжен дополнительным плавающим кольцеобразным поршнем с упором, расположенным в расточке корпуса на втором конце штока за плавающим кольцеобразным поршнем с образованием между ними дополнительной полости управления, сообщенной дополнительным каналом с системой управления, причем наружный диаметр плавающего кольцеобразного поршня равен диаметру поршня, а наружный диаметр дополнительного плавающего кольцеобразного поршня больше наружного диаметра плавающего кольцеобразного поршня, упор на дополнительном плавающем кольцеобразном поршне выполнен с возможностью взаимодействия с плавающим кольцеобразным поршнем, при этом ход дополнительного плавающего кольцеобразного поршня ограничен со стороны выходной полости дополнительным упором, установленным на втором конце штока, и его величина больше величины хода плавающего кольцеобразного поршня.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что система управления выполнена в виде двухпозиционного трехлинейного распределителя, трехпозиционного пятилинейного распределителя, преобразователя давления, содержащего две полости разного объема и редукционного блока, состоящего из редукционного и предохранительного клапанов, причем двухпозиционный трехлинейный распределитель соединен своим входом с каналом питания, одним выходом с большей полостью преобразователя давления, а вторым выходом со сливом и выполнен с возможностью сообщения большей полости преобразователя давления в одной своей позиции с каналом питания, а во второй позиции со сливом, трехпозиционный пятилинейный распределитель соединен двумя входами с выходом редукционного блока, вход которого соединен с каналом питания, третьим входом с меньшей полостью преобразователя давления, а одним выходом соединен с каналом управления, вторым выходом с дополнительным каналом управления и выполнен с возможностью сообщения в одной своей позиции канала управления и дополнительного канала управления с выходом редукционного блока, во второй позиции канала управления с выходом редукционного блока, а дополнительного канала управления с меньшей полостью преобразователя давления, в третьей позиции канала управления с меньшей полостью преобразователя давления, а дополнительного канала управления с выходом редукционного блока, при этом канал питания соединен через обратный клапан с меньшей полостью преобразователя давления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области трубопроводного арматуростроения и может быть использовано для автоматического перекрытия трубопровода при его разрушении.

Известен отсечный клапан, содержащий корпус с входным и выходным каналами, седло и нормально отрытый клапан, привод перемещения клапана, выполненный в виде поршня, жестко связанного штоком с клапаном и установленного в расточке корпуса с образованием полости управления, сообщенной с входным каналом, и пружинной полости, причем в теле поршня выполнен канал [1]

Недостатками данного отсечного клапана является отсутствие возможности принудительного его открывания и закрывания и регулирования в процессе эксплуатации величины перепада давлений на клапане, при которой закрывался бы клапан.

Наиболее близким предлагаемому отсечному клапану, является отсечной клапан, содержащий корпус с входным каналом, сообщенным с входной полостью, и выходным каналом, сообщенным с выходной полостью, седло и нормально открытый клапан, расположенный во входной полости, привод перемещения клапана, имеющий поршень с двухсторонним штоком и плавающий кольцеобразный поршень с упором, выполненным с возможностью взаимодействия с поршнем, установленные в расточке корпуса за седлом с образованием полости между седлом и поршнем, полости управления между поршнем и плавающим кольцеобразным поршнем, ограниченным по ходу со стороны выходной полости упором в корпусе, причем один конец двухстороннего штока пропущен через отверстие седла и жестко связан с клапаном, второй конец штока пропущен через плавающий кольцеобразный поршень в выходную полость и в штоке выполнены осевой и радиальные каналы, сообщающие полость, расположенную между седлом и поршнем, с выходной полостью, при этом полость управления сообщена с каналом управления, идущим от системы управления, подключенной к каналу питания, идущем от входной полости [2]

Недостатком данного клапана является отсутствие возможности его принудительного закрывания, необходимого для проведения профилактических работ на трубопроводе.

Задачей изобретения является обеспечение возможности принудительного закрывания отсечного клапана. Для достижения технического результата отсечной клапан, содержащий корпус с входным каналом, сообщенным с входной полостью, и выходным каналом, сообщенным с выходной полостью, седло и нормально открытый запорный орган расположенный во входной полости, привод перемещения запорного органа, имеющий поршень с двухсторонним штоком и плавающий кольцеобразный поршень с упором, выполненным с возможностью взаимодействия с поршнем, установленные в расточке корпуса за седлом с образованием полости между поршнем и седлом, полости управления между поршнем и плавающим кольцеобразным поршнем, ограниченным по ходу со стороны выходной полости упором в корпусе, причем один конец двухстороннего штока пропущен через отверстие седла и жестко связан с запорным органом, второй конец штока пропущен через плавающий кольцеобразный поршень в выходную полость, и в штоке выполнены осевой и радиальные каналы, сообщающие полость расположенную между седлом и поршнем, с выходной полостью, при этом полость управления сообщена с каналом управления, идущим от системы управления, подключенной к каналу питания, идущему от входной полости снабжен дополнительным плавающим кольцеобразным поршнем с упором, расположенным в расточке корпуса на втором конце двухстороннего штока за плавающим кольцеобразным поршнем с образованием между ними дополнительной полости управления, сообщенной дополнительным каналом с системой управления, причем наружный диаметр плавающего кольцеобразного поршня равен диаметру поршня, а наружный диаметр дополнительного плавающего кольцеобразного поршня больше наружного диаметра плавающего кольцеобразного поршня, упор на дополнительном плавающем кольцеобразном поршне выполнен с возможностью взаимодействия с плавающим кольцеобразным поршнем, при этом ход дополнительного плавающего кольцеобразного поршня ограничен со стороны выходной полости дополнительным упором, установленным на втором конце штока, и его величина больше величины ходы плавающего кольцеобразного поршня.

Кроме того, системы управления выполнена в виде двухпозиционного трехлинейного распределителя, трехпозиционного пятилинейного распределителя давления, содержащего две полости разного объема и редукционного блока, состоящего из редукционного и предохранительного клапанов, причем двух позиционный трехлинейный распределитель соединен своим входом с каналом питания, одним выходом с большей полостью преобразователя давления, а вторым выходом со сливом, и выполнен с возможностью сообщения большей полости преобразователя давления в одной своей позиции с каналом питания, а во второй позиции со сливом, трехпозиционный пятилинейный распределитель соединен двумя входами с выходом редукционного блока, вход которого соединен с каналом питания, третьим входом с меньшей полостью преобразователя давления, а одним выходом соединен с каналом управления, вторым выходом с дополнительным каналом управления, и выполнен с возможностью сообщения в одной своей позиции канала управления и дополнительного канала управления с выходом редукционного блока, во второй позиции канала управления с выходом редукционного блока, а дополнительного канала управления с меньшей полостью преобразователя давления, в третьей позиции канала управления с меньшей полостью преобразователя давления, а дополнительного канала управления с выходом редукционного блока, при этом канал питания соединен через обратный клапан с меньшей полостью преобразователя давления.

На чертеже представлена схема отсечного клапана.

Отсечной клапан содержит корпус 1 с входным каналом 2, сообщенным с входной полостью 3, и выходным каналом 4, сообщенным с выходной полостью 5, седло 6 и нормально открытый запорный орган 7, расположенный во входной полости 3, привод перемещения запорного органа 7, имеющий поршень 8 с двухсторонним штоком 9, причем между седлом 6 и поршнем 8 образована полость 10, а с другой стороны поршня образована полость 11 управления, в двухстороннем штоке 9 выполнены осевой канал 12 и радиальные каналы 13, полость 11 управления сообщена с каналом 14 управления, один конец двухстороннего штока пропущен через отверстие седла 6 и жестко связан с запорным органом 7, а на втором конце подвижно установлены плавающий кольцеобразный поршень 15 с упором 16, ограниченный по ходу упором 17, установленным в корпусе 1, и дополнительный кольцеобразный поршень 18 с упором 19, между которыми образована дополнительная полость 20 управления, при этом ход дополнительного плавающего кольцеобразного поршня 18 ограничен со стороны выходной полости 5 дополнительным упором 22, установленным на втором конце двухстороннего штока 9, и его величина больше величины хода плавающего кольцеобразного поршня 15, наружный диаметр которого равен диаметру поршня 8, а наружный диаметр дополнительного кольцеобразного поршня 18 больше наружного диаметра плавающего кольцеобразного поршня 15, причем упор 16 выполнен с возможностью взаимодействия с поршнем 8, а упор 19 с плавающим кольцеобразным поршнем 15. Отсечной клапан также содержит канал 23 питания, сообщающий входную полость 3 с системой 24 управления, выполненной в виде двухпозиционного трехлинейного распределителя 25, трехпозиционного пятилинейного распределителя 26, преобразователя 27 давления и редукционного блока 28, состоящего из редукционного клапана 29 и предохранительного клапана 30, причем двухпозиционный трехлинейный распределитель 25 соединен своим входом с каналом 23 питания, одним выходом с большей полостью преобразователя 27 давления, а вторым выходом со сливом, трехпозиционный пятилинейный распределитель 26 соединен двумя входами с выходом редукционного блока 28, вход которого соединен с каналом 23 питания, третьим входом с меньшей полостью преобразователя 27 давления, а одним выходом соединен с каналом 14 управления, вторым выходом с дополнительным каналом 21 управления, при этом канал 23 питания соединен через обратный клапан 31 с меньшей полостью преобразователя 27 давления, а предохранительный клапан 30 подключен входом к выходу редукционного клапана 29 и выходом к сливу.

Отсечной клапан работает следующим образом.

В исходном положении отсечной клапан открыт. Среда поступает во входной канал 2 и выходит в трубопровод из выходного канала 4, проходя через входную полость 3, отверстие седла 6, полость 10, радиальные каналы 13, осевой канал 12 и выходную полость 5. При этом система 24 управления по каналу 14 управления и по дополнительному каналу 21 управления осуществляет поддержание определенного по величине давления среды в полости 11 управления и в дополнительной полости 20, управления, которая выбирается из условия необходимого по величине перепада давлений на запорном органе 7, при котором происходит его закрывание. Это обеспечивается настройкой редукционного клапана 29 редукционного блока 28, причем предохранительный клапан 30 настраивается на величину давления, несколько большую, чем величина давления настройки редукционного клапана 29. Поскольку величина давления среды в выходной полости 5 выше, чем в полости 11 управления и в дополнительной полости 20 управления, то дополнительный плавающий кольцеообразный поршень 18 упором 19 воздействует на плавающий кольцеобразный поршень 15, который своим упором 16 опирается на поршень 8, что обеспечивает открытое положение запорного органа 7.

При падении давления в трубопроводе за отсечным клапаном, вызванным, например, разрывом трубопровода, происходит автоматическое закрывание клапана, так как падает давление в выходной полости 5, и на запорном органе 7 появляется перепад давлений, под действием которого он перемещается к седлу 6. Когда величина давления среды в выходной полости 5 становится ниже величины давления настройки редукционного клапана 29, дополнительный плавающий кольцеобразный поршень 18 перемещается по второму концу двухстороннего штока 9 до дополнительного упора 22, создавая на запорном органе 7 усилие, удерживающее его в закрытом положении, что повышает герметичность отсечного клапана.

После устранения причин, вызывающих падение давления в трубопроводе, отсечной клапан принудительно открывается. Для этого трехпозиционный пятилинейный распределитель 26 устанавливается в позицию, при которой канал 14 управления сообщается с меньшей полостью преобразователя 27 давления, а дополнительный канал 21 управления остается сообщенным с выходом редукционного блока 28.

В полость 11 из входной полости 3 поступает среда по каналу 23 питания через обратный клапан 31 и меньшую полость преобразователя 27 давления, и далее через трехпозиционный пятилинейный распределитель 26 по каналу 14 управления. Когда величина давления среды в полости 11 управления станет больше величины давления в дополнительной полости 20 управления, плавающий кольцеобразный поршень 15 перемещается до упора 17. На поршне 8 появляется усилие под действием которого запорный орган 7 перемещается в открытое положение, при этом перемещается и дополнительный плавающий кольцеобразный поршень 18, вытесняя среду из дополнительной полости 20 управления по дополнительному каналу 21 управления через трехпозиционный пятилинейный распределитель 26 и предохранительный клапан 30 на слив.

В случае недостаточного усилия на поршне 8 для открытия запорного органа 7 двухпозиционного трехлинейного распределителя 25 устанавливается в позицию, при которой большая полость преобразователя 27 давления сообщается с каналом 23 питания. В меньшей полости преобразователя давления 27 создается повышенное давление среды, которое передается в полость 11 управления, создавая на поршне 8 повышенное усилие. Возврат преобразователя 27 давления в исходное положение осуществляется за счет установки двухпозиционного трехлинейного распределителя 25 в позицию, при которой большая полость сообщается со сливом.

При открытом отсечном клапане давление среды в выходной полости 5, а, следовательно, и в трубопроводе восстанавливается. Когда величина давления в выходной полости 5 начинает превышать величину давления в дополнительной полости 20 управления, дополнительный плавающий кольцеобразный поршень 18 перемещается до взаимодействия своим упором 19 с плавающим кольцеобразным поршнем 15. Трехпозиционный пятилинейный распределитель 26 устанавливается в исходное положение. Дополнительный плавающий кольцеобразный поршень 18 вместе с плавающим кольцеобразным поршнем 15 перемещается до взаимодействия упора 16 с поршнем 8, при этом среда из дополнительной полости 20 управления и полости 11 управления стравливается на слив через предохранительный клапан 30.

При необходимости принудительного закрывания отсечного клапана, например, для проведения профилактических работ на трубопроводе, устанавливают трехпозиционный пятилинейный распределитель 26 в позицию, при которой дополнительный канал 21 управления сообщается с меньшей полостью преобразователя 27 давления, в канал 14 управления остается сообщенным с выходом редукционного блока 28. Двухпозиционный трехлинейный распределитель 25 устанавливают в позицию, при которой большая полость преобразователя 27 давления сообщается с каналом 23 питания. Ступенчатый поршень преобразователя 27 давления перемещается, и из меньшей полости среда вытесняется в дополнительную полость 20 управления, в которой давление среды по величине превышает давление в выходной полости 5. Дополнительный плавающий кольцеобразный поршень 18 перемещается до дополнительного упора 22 и, воздействуя через него на двухсторонний шток 9, перемещает запорный орган 7 к седлу 6.