устройство для перекрывания потока текучей среды

Формула изобретения

1. Устройство для перекрывания потока текучей среды, содержащее корпус с примыкающими участками трубопровода, эластичный запорный орган торообразной формы, установленный в корпусе соосно примыкающим участкам трубопровода и подключенный к источнику управляющего давления, и вставку для взаимодействия с внутренней поверхностью запорного органа, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит пару дискообразных щечек, смонтированных в корпусе поперечно потоку текучей среды, запорный орган размещен между указанными щечками, в последних предусмотрены каналы для прохода текучей среды, а вставка выполнена в виде стержня, закрепленного концами в центральных областях щечек.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что боковая поверхность стержня выполнена вогнутой, торообразной формы.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что суммарная площадь каналов для прохода потока текучей среды каждой щечки равна или превышает площадь поперечного сечения примыкающих участков трубопровода.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник управляющего давления выполнен в виде последовательно подключенных баллона со сжатым воздухом, нормально закрытого трехлинейного двухходового электромагнитного распределителя и датчика давления, при этом два последних электрически связаны с блоком управления.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое техническое решение относится к области гидравлики и пневматики и может быть использовано в нефтегазовой промышленности для экстренного перекрывания потока рабочей среды в трубопроводных магистралях при возникновении аварийных или чрезвычайных ситуаций.

Известно устройство для перекрывания потока, содержащее корпус с тороидальной полостью и размещенным в ней запорным элементом в виде эластичной тороидальной камеры со стенкой переменного сечения, см. а.с. СССР №1813950, МПК F16k 7/07, публ. 07.05.93 г., Бюл. №17.

Известно запорное устройство, содержащее последовательно установленные в корпусе запорные эластичные элементы тороидальной формы, см. а.с. СССР №821829, МПК F16k 7/07, публ. 15.04.81 г., Бюл. №14.

Недостатком приведенных устройств является сложность конструктивного исполнения и большие гидраврические потери при транспортировке текучих сред.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому техническому решению является устройство для перекрывания потока текучих сред, содержащее корпус с примыкающими участками трубопровода, эластичный запорный орган торообразной формы, установленный в корпусе соосно примыкающим участкам трубопровода и подключенный к источнику управления давления, и вставку для взаимодействия с внутренней поверхностью запорного органа, см. а.с. СССР №525824, МПК F16k 7/07, публ. 25.08.76. г., Бюл. №31.

Недостатком данного технического решения являются:

1. пониженный диапазон давлений перекрываемой рабочей среды, связанный с отсутствием ограничения «раздувания» эластичного элемента в осевом направлении, что может привести к его разрыву при высоких значениях рабочего давления в трубопроводе;

2. пониженная надежность, связанная с ограниченным максимальным давлением в полости эластичного элемента и возможностью утечек в его центральной зоне;

3. пониженная технологичность, связанная со сложностью конструктивного исполнения (возникновение технологических трудностей при размещении в полости запорного органа его центральной вставки).

Технический результат от использования предлагаемого технического решения заключается в повышении эксплуатационных характеристик путем повышения надежности и технологичности устройства, а также расширения диапазона рабочих давлений.

В соответствии с предлагаемым изобретением указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для перекрывания потока текучих сред, содержащем корпус с примыкающими участками трубопровода, эластичный запорный орган торообразной формы, установленный в корпусе соосно примыкающим участкам трубопровода и подключенный к источнику управляющего давления, и вставку для взаимодействия с внутренней поверхностью запорного органа, дополнительно содержится пара дискообразных щечек, смонтированных в корпусе в направлении, поперечном потоку текучей среды, запорный орган размещен между указанными щечками, в последних предусмотрены каналы для прохода текучей среды, а вставка выполнена в виде стержня, связанного концами с центральными областями близлежащих поверхностей щечек.

Кроме того, боковая поверхность стержня выполнена вогнутой, торообразной формы.

Кроме того, суммарная площадь каналов для прохода потока текучей среды каждой щечки равна или превышает площадь поперечного сечения примыкающих участков трубопровода.

Кроме того, источник управляющего давления выполнен в виде последовательно подключенных баллона со сжатым воздухом, нормально закрытого трехлинейного двухходового электромагнитного распределителя и датчика давления, при этом два последних подключены к блоку управления.

На чертеже изображено предлагаемое устройство для перекрывания потока текучих сред.

Устройство содержит корпус - 1 с примыкающими участками - 2 и 3 трубопровода, эластичный запорный орган - 4 торообразной формы, установленный в соответствующей полости корпуса - 1 соосно участкам - 2 и 3 трубопровода и подключенный к источнику управляющего давления, выполненному в виде последовательно подключенных баллона со сжатым воздухом - 5, нормально закрытого трехлинейного двухходового электромагнитного распределителя - 6 и датчика давления - 7. При этом распределитель - 6 и датчик - 7 электрически связаны с блоком управления - 8.

Для исключения вздутия запорного органа - 4 в осевом направлении при больших рабочих давлениях, последний смонтирован между щечками - 9, имеющими каналы - 10 для прохода текучей среды и размещенными в корпусе - 1 ортогонально (поперечно) ее потоку, а для минимизации толщины щечек - 8 при одновременном исключении их деформации и для повышения степени герметизации во время перекрывания потока, в устройстве предусмотрен стержень - 11, имеющий вогнутую торообразную боковую поверхность и закрепленный своими концами в центральных областях щечек. Для уменьшения гидравлических потерь суммарная площадь каналов - 10 каждой щечки - 9 выбирается из условия равенства или превышения проходного (поперечного) сечения каждого из примыкающих участков - 2, 3 трубопровода. В целях уменьшения трения повышения быстродействия и увеличения срока службы, трущиеся поверхности в устройстве могут быть выполнены с покрытием из антифрикционного материала, например, фторопласта.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При необходимости экстренного перекрывания потока рабочей среды (например, газа или нефтепродуктов) с центрального пульта (не показано) на блок управления - 8 подается соответствующая команда. С блока - 8 на распределитель - 6 поступает управляющий сигнал для подачи избыточного давления в полость запорного органа - 4, который, упруго деформируясь, осуществляет перекрывание потока текучей среды (показано пунктиром), при этом контроль давления внутри запорного органа - 4 производится с помощью датчика - 7. При достижении в запорном органе - 4 давления, обеспечивающего надежное перекрывание потока рабочей среды (превышающего давление внутри трубопровода), с блока - 8 на распределитель - 6 подается сигнал на прекращение подачи избыточного давления в полость запорного органа - 4.

При возобновлении подачи текучей среды по трубопроводу с блока - 8 на распределитель - 6 подается соответствующий сигнал и воздух из запорного органа - 4 сбрасывается в атмосферу. При этом запорный орган - 4 занимает первоначальное положение.

Из вышеприведенного следует, что предложенная конструкция обладает преимуществами по сравнению с известной, а именно повышается надежность и рабочий диапазон за счет возможности обеспечения более высоких давлений внутри запорного органа, а также повышается технологичность изделия за счет более простого исполнения запорного органа.

Следовательно, устройство для перекрывания текучей среды при использовании дает технический результат - повышает эксплуатационные характеристики.

По материалам заявки на предприятии в настоящее время изготовлен макетный образец, испытания которого подтвердили достижение вышеуказанного технического результата.