Результат интеллектуальной деятельности: Обратный невозвратно-управляемый клапан

Изобретение относится к конструкции энергетической трубопроводной арматуры, используемой в качестве обратных клапанов типа «захлопка», запорные устройства которых открываются проводимой рабочей средой при направлении потока под запорный орган клапана, и предназначено для использования в качестве невозвратно-управляемой арматуры для включения в работу или отключения частей трубопровода систем атомной энергетики, нефтехимической и газовой промышленностей.

Известен обратный невозвратно-запорный клапан, ось затвора которого закреплена непосредственно на корпусе арматуры и в состав которого входит привод для принудительного закрытия арматуры (см., например, Г95.УДК 621.646 (035) Д.Ф. Гуревич, О.Н. Шпаков «Справочник конструктора трубопроводной арматуры», Издательство «Машиностроение», Ленинград, 1987 г., рис. 2.118, стр. 147).

Узел запорного органа кинематически подвижно связан со штоком, совершающим возвратно-поступательное движение при управлении арматурой и создающим усилие закрытия затвора, и имеет два рабочих положения: «открыто» и «закрыто». Принудительное управление осуществляется обслуживающим персоналом или по сигналам системы автоматически. Ограничителем хода рычага с диском затвора является внутренняя поверхность корпуса.

Недостатками клапана являются:

- возможность износа рабочих поверхностей деталей, задействованных в конструкции шарнирного соединения рычага с закрепленным на нем диском затвора, совершающего (в положении привода «открыто») качательные движения на оси, закрепленной в корпусе;

- невозможность (в случае возникновения в процессе эксплуатации необходимости перекрытия части трубопровода, через который при положении клапана «открыто» циркулирует рабочая среда с направлением потока под диск затвора) принудительного закрытия клапана с необходимым обеспечением герметичности по затвору из-за значительных сил трения, воздействующих на шток в радиальном направлении при скольжении штока по поверхности рычага диска затвора под действием осевого усилия закрытия от привода.

Наиболее близким прототипом к предлагаемому решению по технической сущности является обратный невозвратно-запорный клапан (см. патент RU 2187731 C1 F16K 15/03, 2001 г.), применяемый в энергетических системах и позволяющий производить принудительное закрытие клапана от привода при направлении потока рабочей среды под диск клапана и обеспечивать работу в режиме, когда рабочая среда пропускается только в одном нужном направлении, а при изменении направления потока на обратное, диск затвора закрывается, прекращая обратное движение рабочей среды.

Недостатком конструкции является невозможность обеспечения нахождения диска затвора в положении «открыто» при любых направлениях рабочей среды, при ремонтных работах, например, и при проведении гидравлических испытаний, а также невозможность принудительного открытия затвора при управлении от привода.

Указанные недостатки снижают эксплуатационные возможности клапана.

Технической задачей является создание клапана обратного невозвратно-управляемого, обеспечивающего принудительное открытие затвора при управлении от привода и нахождение в положении «открыто» при различных направлениях потока рабочей среды.

Техническим результатом решения поставленной задачи является расширение эксплуатационных возможностей клапана.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в обратном клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, затвор, состоящий из кронштейна, запорного органа и рычага, и шток, имеющий наконечник с выступом и соединенный с приводом, в наконечнике закреплена ось с установленным на ней со свободой вращательного движения роликом, а на боковой поверхности рычага затвора закреплен исполнительный рычаг, имеющий Г-образную форму с профилированной внутренней поверхностью и опорной балкой. Шток привода имеет возможность взаимодействовать через исполнительный рычаг на запорный орган. Такое конструктивное исполнение позволяет открывать запорный орган при перемещении штока вверх при управлении от привода.

Общий вид предлагаемого клапана обратного невозвратно-управляемого представлен:

на фигуре 1 - запорный орган в положении «невозврат»;

на фигуре 2 - запорный орган в положении «закрыто», шток привода - в положении «закрыто»;

на фигуре 3 - запорный орган в положении «открыто» при управлении от штока привода.

В корпусе 1 клапана, имеющем входной 2 и выходной 3 патрубки, размещен затвор 4. Затвор 4 состоит из кронштейна 5, расположенного в расточке корпуса 1 и неподвижно закрепленного на нем, запорного органа 6, выполненного в виде диска и связанного посредством оси 7 с одним концом рычага 8. Другим концом рычаг 8 шарнирно соединен с кронштейном 5 через ось 9 и имеет возможность совершать качательные движения относительно кронштейна 5.

Клапан снабжен приводом (не показан), шток 10 которого имеет жестко соединенный с ним наконечник 11. Наконечник 11 снабжен выступом 12, взаимодействующим своим торцом с рычагом 8, поверхность 13 которого в месте взаимодействия выполнена профильной, например цилиндрической.

В наконечнике 11 закреплена ось 14 с установленным на ней со свободой вращательного движения роликом 15. На боковой поверхности рычага 8 жестко закреплен, например, с помощью крепежных деталей, исполнительный рычаг 16, имеющий Г-образную форму с профилированной внутренней поверхностью 17 и опорной балкой 18. Профилированная поверхность 17 исполнительного рычага 16 обеспечивает ему свободу перемещения относительно ролика 15 при перемещении как запорного органа 6, так и штока 10.

Обратный невозвратно-управляемый клапан работает следующим образом.

При нахождении привода в положении клапана «невозврат» шток 10 находится в верхнем промежуточном положении, как показано на фиг.1. Положение запорного органа 6 в этом случае определяется направлением потока проводимой среды в трубопроводе. Между торцом опорной балки 18 исполнительного рычага 16 и наружной поверхностью ролика 15 выставлен зазор А для обеспечения гарантированной посадки запорного органа 6 на уплотнительную поверхность корпуса 1. Если проводимая среда движется в направлении стрелки Б, то она поднимает запорный орган 6, поворачивая рычаг 8 с закрепленным на нем запорным органом 6 против часовой стрелки вокруг оси 9 до упора профильной поверхности 13 рычага 8 в торец выступа 12 наконечника 11, клапан открывается.

При изменении направления потока на обратный (противоположный стрелке Б) запорный орган 6 вместе с рычагом 8 поворачивается по часовой стрелке вокруг оси 9 до упора уплотнительных поверхностей запорного органа 6 с уплотнительными поверхностями корпуса 1. Под действием усилия, создаваемого перепадом давления среды на запорный орган 6, клапан закрывается, перекрывая трубопровод.

Привод клапана позволяет зафиксировать закрытое положение затвора, если по условиям работы необходимо обеспечить гарантированное перекрытие трубопровода. Это перекрытие выполнимо как при действии перепада давления на запорный орган 6, так и в случае возникновения перепада давления среды под запорный орган 6. Для этого необходимо, управляя приводом, переместить шток 10 до упора торца выступа 12 наконечника 11 в цилиндрическую поверхность 13 рычага 8, клапан переводится в положение «закрыто» (см. фиг. 2).

При этом между торцом опорной балки 18 исполнительного рычага 16 и наружной поверхностью ролика 15, установленного на оси 14 наконечника 11, образуется зазор В.

Для обеспечения принудительного открытия запорного органа 6 при управлении от привода шток 10 перемещается в крайнее верхнее положение до упора своей торцевой сферической поверхности в конусную поверхность коробки сальника, как показано на фиг. 3.

Рабочая среда в этом положении клапана может подаваться в любом из направлений, указанных стрелками Д.

Усилие от штока 10 на запорный орган 6 передается через ролик 15, балку 18 исполнительного рычага 16 и рычаг 8.

Клапан находится в положении «открыто».

Предложенная конструкция клапана позволяет принудительно при управлении от привода открывать запорный орган, обеспечивая свободный проход рабочей среды в любом из необходимых направлений - на запорный орган или под запорный орган, что расширяет эксплуатационные возможности клапана.

Предложенная конструкция позволяет перевести обратный невозвратно-запорный клапан в новое исполнение, классифицируя его как обратный невозвратно-управляемый клапан.