Клапан запорный быстросъемный
Полезная модель относится к атомной энергетике, в частности, к переработке отработавшего ядерного топлива, а более конкретно к быстросъемным дистанционно заменяемым запорным клапанам, применяемым в радиохимическом производстве, в частности в частности в исследовательских камерах опытно-демонстрационного центра. Клапан запорный быстросъемный содержит корпус с выполненными двумя коническими отверстиями, расположенными выше и ниже золотника, присоединенного к штоку, в верхней части которого установлена резьбовая втулка и механизм крепления клапана. Механизм содержит угольник, состоящий из соединенных на сварке горизонтальной и вертикальной пластин, установленную на горизонтальной пластине скобу с профилем, повторяющим профиль донышка клапана, патрубки, снабженные буртом, резьбовой частью и шаровой поверхностью, установленные в отверстиях вертикальной пластины и зафиксированные на ней резьбовым установочным кольцом. К горизонтальной пластине присоединена дополнительная вертикальная пластина с отверстием, выполненным посредине между патрубками, в котором на резьбе установлен прижимной винт, снабженный маховиком, обеспечивающим возможность его вращения захватом манипулятора, а патрубки зафиксированы от поворота. При необходимости в конические отверстия клапана устанавливаются конические фторопластовые втулки. Управление работой предлагаемого клапана может осуществляться вручную дистанционно захватом манипулятора, а также от приводов, размещенных над защитным перекрытием камеры или в ремонтной зоне камеры. Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в возможности замены клапана одним копирующим манипулятором.
Полезная модель относится к атомной энергетике, в частности к переработке отработавшего ядерного топлива, а более конкретно к быстросъемным дистанционно заменяемым запорным клапанам, применяемым в радиохимическом производстве в исследовательских камерах опытно-демонстрационного центра.
В настоящее время в строящемся опытно-демонстрационном центре (ОДЦ) ФГУП «Горно-химический комбинат» для переработки отработавшего ядерного топлива существует необходимость установки быстросъемных дистанционно заменяемых запорных клапанов, устанавливаемых на трубопроводах для передачи высокоактивных растворов, в частности в исследовательских камерах.
Из уровня техники известны быстросъемные клапаны (вентили) сильфонные быстросъемные запорные, применяемые в радиохимическом производстве типов Г-ВС, В-ВС и БКС, изготавливаемые ЗАО «Энмаш», г. Рыбинск, Ярославской области.
Клапан типа Г-ВС содержит корпус с двумя шаровыми патрубками, штоком с сильфонным узлом и золотником, крышку и резьбовую втулку.
Клапан типа Г-ВС устанавливается в вентильную камеру, расположенную в полу, с одной стороны которой установлен конический редуктор, а с другой два патрубка с коническими проточками, присоединенные через проходки к трубопроводам в трубном коридоре. После установки клапана в камеру, клапан своими шаровыми поверхностями прижимается к коническим проточкам патрубков с помощью конического редуктора.
Замена клапана осуществляется смещением клапана от патрубков также с помощью редуктора и извлечением клапана после снятия защитной пробки со штоком. Указанные операции осуществляются специальным агрегатом замены вентилей.
Клапан типа БКС содержит корпус с патрубками, присоединенными на сварке к трубопроводу, находящемуся под защитным перекрытием. В корпус установлена сборка съемной части, включающая в себя сильфонный узел со штоком и клапаном, закрепляемый в корпусе траверсой и гайкой. Корпус своим фланцем присоединен к фланцу трубы, проходящей через защитное перекрытие, и в которую устанавливается защитная пробка со штоком. При необходимости, отвернув гайку и траверсу, сборку съемной части клапана можно извлечь специальным инструментом через трубу и заменить ее на новую.
Применение известных клапанов типа Г-ВС требует строительства специальных защитных камер для их установки в полу, а также средств механизации для их замены. При применении клапанов типа БКС необходимо строительство проходок через защитные перекрытия, защитных пробок и средств механизации для замены их съемных частей.
Известен клапан (вентиль) сильфонный запорный для установки в стене с механизмом для крепления типа В-ВС (чертеж 2646.010 разработки Центрального конструкторского бюро арматуростроения, г. Санкт-Петербург) и собственно клапан сильфонный запорный быстросъемный В-ВС 2646-1, изготавливаемый ЗАО «ЭНМАШ», г. Рыбинск, Ярославской области. Клапан содержит корпус, крышку, и установленный в корпусе сильфонный узел. В корпусе выполнены два конических отверстия над и под золотником. Механизм для крепления клапана содержит угольник, состоящий из соединенных на сварке горизонтальной и вертикальной пластин. На горизонтальной пластине установлена скоба с профилем, повторяющим профиль донышка корпуса. На вертикальной пластине выполнены два отверстия, в которые устанавливаются патрубки, снабженные буртом и резьбовой частью. Патрубки закрепляются на вертикальной пластине поджатием его бурта резьбовым установочным кольцом, наворачиваемым на резьбовую часть, расположенную с другой стороны пластины. На торцах патрубков выполнены шаровые поверхности, соосные с коническими отверстиями корпуса при его установке на скобу. Также к вертикальной пластине присоединена откидная сборка траверсы с нажимным винтом, стяжки которой установлены на осях, закрепленных в пазах вертикальной пластины.
Клапан устанавливается на скобу, откидная траверса переводится в горизонтальное положение и вращением нажимного винта клапан прижимается к патрубкам, при этом шаровые поверхности патрубков устанавливаются в конические отверстия корпуса и прижимаются к ним, обеспечивая герметичность соединения клапана с патрубками, присоединенными на сварке к трубопроводам.
При замене клапана нажимной винт отжимается, траверса откидывается вниз, и клапан извлекается из камеры в горизонтальном направлении через защитную дверь.
Известный клапан В-ВС 2646.010 с механизмом для крепления выбран заявителем в качестве прототипа.
В исследовательских камерах, служащих для анализа и отработки режимов технологического процесса переработки отработавшего ядерного топлива, целесообразно размещать клапаны непосредственно в исследовательских камерах. При этом управление клапанами и замена вышедших из строя клапанов должна осуществляться дистанционно копирующими манипуляторами, установленными в исследовательских камерах.
К недостаткам известного клапана с механизмом его крепления относится то, что механизмы крепления клапанов предусматривают их замену вручную, когда при открытой защитной двери вращением нажимного винта освобождается клапан, траверса откидывается вниз, и клапан извлекается из камеры в горизонтальном направлении через открытую защитную дверь. При дистанционной замене возникает необходимость использования двух копирующих манипуляторов, так как после установки нового клапана одним манипулятором необходимо поднять траверсу и удерживать ее, а вторым манипулятором вращать нажимной винт.
Для вращения нажимного винта механизма крепления выполнен наружный шестигранник, а для управления клапаном на резьбовой втулке - внутреннее квадратное сечение, что потребует установки в захват манипулятора различного инструмента.
Кроме того, патрубки в отверстиях вертикальной плиты не зафиксированы от поворота и при их регулировке вращением установочных колец возможен их поворот вместе с кольцами, что может привести при малых условных проходах клапанов к деформациям присоединенных к патрубкам трубок. Так для клапанов Ду 6 и Ду 10 применяются трубки диаметром 12×2 и 14×2 мм соответственно.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание возможности установки непосредственно в исследовательских камерах ОДЦ предлагаемых клапанов с механизмами для крепления и возможности управления работой клапанов в дистанционных ручном и автоматическом режимах.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в возможности замены клапана одним копирующим манипулятором.
Для достижения указанного технического результата в клапане сильфонном запорном быстросъемном, содержащим корпус с выполненными двумя коническими отверстиями, расположенными выше и ниже золотника, присоединенного к штоку, в верхней части которого установлена резьбовая втулка и механизм крепления клапана, содержащий угольник, состоящий из соединенных на сварке горизонтальной и вертикальной пластин, установленную на горизонтальной пластине скобу с профилем, повторяющим профиль донышка клапана, патрубки, снабженные буртом, резьбовой частью и шаровой поверхностью, установленные в отверстиях вертикальной пластины и зафиксированные на ней резьбовым установочным кольцом, к другому концу горизонтальной пластины присоединена дополнительная вертикальная пластина с отверстием, выполненным посредине между патрубками, в котором на резьбе установлен прижимной винт, снабженный маховиком, обеспечивающим возможность его вращения захватом манипулятора. Патрубки зафиксированы от поворота.
В частном случае исполнения дополнительная вертикальная пластина с отверстием, в котором на резьбе установлен прижимной винт, соединена стяжками с вертикальной пластиной угольника.
В другом частном случае исполнения для фиксации патрубков от поворота на буртах патрубков выполнены канавки, в которых размещены штифты, прикрепленные к вертикальной пластине.
В другом частном случае исполнения при дистанционной замене клапана в конические отверстия устанавливаемого клапана вводятся конические фторопластовые втулки.
В другом частном случае исполнения на резьбовую втулку клапана установлен маховик, обеспечивающий возможность его вращения захватом манипулятора.
В другом частном случае исполнения резьбовая втулка клапана соединена штоком с приводом, размещенным вне камеры.
В другом частном случае исполнения резьбовая втулка клапана соединена с приводом, размещенным вне камеры, гибким приводным валом.
В другом частном случае к вертикальной пластине прикреплен кронштейн с конической шестерней, соединенной штоком с приводом и находящейся в зацеплении с коническим зубчатым колесом, установленным на резьбовую втулку клапана.
Присоединение к горизонтальной пластине дополнительной вертикальной пластины с отверстием, выполненным посредине между патрубками, в котором на резьбе установлен прижимной винт, снабженный маховиком, обеспечивающим возможность его вращения захватом манипулятора, позволяет захватом манипулятора осуществить вращение винта и создать необходимый зазор между корпусом клапана и винтом для последующего извлечения заменяемого клапана этим же манипулятором. Постановка нового клапана вместо заменяемого также осуществляется также одним манипулятором, которым клапан устанавливается на скобу с профилем, повторяющим профиль донышка клапана, а затем вращением маховика прижимного винта этим же манипулятором осуществляется поджатие клапана к патрубкам, при котором конические поверхности корпуса прижимаются к сферическим поверхностям патрубков. Таким образом и осуществляется дистанционная замена предлагаемого клапана одним манипулятором.
Фиксирование патрубков в отверстиях от поворота позволяет при вращении установочных колец предотвратить поворот патрубков вместе с кольцами и деформации присоединяемых к патрубкам трубопроводов, которые при условном проходе клапанов 10 мм изготавливаются из трубок 14×2 мм.
Соединение дополнительной вертикальной пластины с отверстием, в котором на резьбе установлен прижимной винт, стяжками с вертикальной пластиной угольника позволяет передать усилие нажимного винта на при поджатии клапана к патрубкам на стяжки, предотвратив изгиб вертикальных пластин.
Выполнение на буртах патрубков канавок, в которых размещены штифты, закрепленные в вертикальной пластине, позволяет зафиксировать патрубки от поворота при вращении установочных колец.
Введение в конические отверстия устанавливаемого при дистанционной замене клапана конических фторопластовых втулок позволяет, в случае невозможности обеспечить герметичность соединения клапана с патрубками вследствие наличия на шаровых поверхностях патрубков следов от контакта с коническими поверхностями снятого клапана, установить клапан с фторопластовыми втулками и обеспечить герметичность соединения до момента времени, когда будет возможен вход обслуживающего персонала в исследовательскую камеру и восстановление шаровых поверхностей патрубков или их замена.
Установка на резьбовую втулку клапана маховика, обеспечивающего возможность его вращения захватом манипулятора, позволяет осуществлять ручное дистанционное управление закрытием и открытием клапана
Соединение резьбовой втулки клапана штоком с приводом, размещенным вне камеры, позволяет осуществлять автоматическое дистанционное управление закрытием и открытием клапана от привода, установленного над защитным перекрытием камеры.
Соединение резьбовой втулки клапана с приводом, размещенным вне камеры, гибким приводным валом позволяет осуществлять автоматическое дистанционное управление закрытием и открытием клапана от привода, установленного в ремонтной зоне, при этом передача крутящего момента от вала привода на резьбовую втулку клапана не требует строго определенного положения привода относительно клапана, что упрощает условия их монтажа.
Прикрепление к вертикальной пластине кронштейна с конической шестерней, соединенной штоком с приводом и находящейся в зацеплении с коническим зубчатым колесом, установленным на резьбовую втулку клапана, позволяет осуществить автоматическое дистанционное управление закрытием и открытием клапана от привода, установленного за защитной стенкой камеры в ремонтной зоне с сохранением возможности дистанционной замены клапана одним манипулятором.
Предлагаемый клапан иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5.
На фиг. 1 показан предлагаемый клапан с механизмом для крепления;
на фиг. 2 разрез А-А на фиг 1;
на фиг. 3 - установленные в конические отверстия фторопластовые втулки;
на фиг. 4 - клапан с управлением от привода, размещенного над защитным перекрытием камеры.
на фиг. 5 - клапан с управлением от привода, размещенного в ремонтной зоне;
Предлагаемый клапан 1 (см. фиг. 1 и фиг. 2) содержит корпус 2 с коническими отверстиями 3, установленный на резьбовую втулку 4 маховик 5 с четырьмя рукоятками 6 и механизм 7 для крепления клапана 1. Механизм 7 содержит кронштейн 8, состоящий из горизонтальной 9 и двух вертикальных пластин 10 и 11, соединенных стяжками 12. К горизонтальной пластине 9 по оси ее симметрии присоединена скоба 13 с профилем, повторяющим профиль донышка корпуса 2. На вертикальной пластине 10 по ее вертикальной оси выполнены два отверстия 14, в которые устанавливаются патрубки 15, снабженные буртом 16 и резьбовой частью 17. Патрубки 15 закрепляются на вертикальной пластине 10 установкой резьбового установочного кольца 18, наворачиваемого на резьбовую часть 17. На торцах патрубков 15 выполнены шаровые поверхности 19, соосные с коническими отверстиями 3 корпуса при его установке на скобу 13. В вертикальной пластине 11 выполнено отверстие 20, в котором по резьбе установлен нажимной винт 21, снабженный маховиком 22 с четырьмя рукоятками 6. До установки клапана в исследовательскую камеру клапан 1 устанавливается в механизм 7 для его крепления и нажимным винтом 21 поджимается своими коническими отверстиями 3 к шаровым поверхностям 19 патрубков 15, при этом равномерное их пожатие регулируется резьбовыми установочными кольцами 18. После проверки герметичности соединения клапан 1 вместе с механизмом 7 для его крепления монтируется в исследовательской камере в зоне действия манипулятора, где к его патрубкам 15 присоединяются на сварке трубопроводы 23. В буртах 16 патрубков 15 выполнены канавки 24, в которых установлен штифт 25, закрепленный в вертикальной пластине 10 и фиксирующий патрубки 15 от поворота при регулировке их положения установочным кольцом 18.
При замене вышедших из строя клапанов 1 в конические отверстия 3 устанавливаемого при дистанционной замене клапана могут быть введены конические фторопластовые втулки 26 (см фиг. 3). Это позволяет, в случае невозможности обеспечить герметичность соединения клапана с патрубками 15, вследствие наличия на шаровых поверхностях 19 патрубков 15 следов от контакта с коническими отверстиями 3 снятого клапана, установить клапан с фторопластовыми втулками 26 и обеспечить герметичность соединения и работоспособность клапана до момента времени, когда будет возможен вход обслуживающего персонала в исследовательскую камеру и восстановление шаровых поверхностей патрубков или их замена.
Для обеспечения автоматического дистанционного управления работой клапана 1 его резьбовая втулка 4 соединяется штоком 27 с приводом 28, размещенным над защитным перекрытием камеры (см. фиг. 4) или с приводом 28, размещенным в ремонтной зоне камеры (см. фиг. 5). В случае размещения привода 28 в ремонтной зоне камеры (см. фиг. 5) к вертикальной пластине 10 крепится кронштейн 29, в котором в подшипнике скольжения 30 установлено коническая зубчатая шестерня 31, а на резьбовую втулку 4 клапана 1 устанавливается коническое зубчатое колесо 32, входящее в зацепление с конической зубчатой шестерней 31 при установке клапана 1 в механизм 7 крепления. Коническая зубчатая шестерня 31 через шарнирную муфту 33 соединена штоком 27 с валом привода 28, размещенного в ремонтной зоне камеры.
В случае размещения привода 28 в ремонтной зоне камеры (см. фиг. 6) также может быть применен гибкий приводной вал 34, установленный на квадрат резьбовой втулки 4 клапана 1 и зафиксированный на нем стопорным винтом 35. Гибкий приводной вал 34 проходит через наклонную сальниковую проходку 36 в защитной стенке камеры и присоединяется к валу привода 28.
Предлагаемый клапан 1 эксплуатируется следующим образом.
Открытие и закрытие клапана 1 с ручным дистанционным управлением осуществляется вращением маховика 5 с помощью манипулятора, захват которого размещается между рукоятками 6. Открытие и закрытие клапана 1 с дистанционным автоматическим управлением осуществляется вращением вала привода и передачей крутящего момента от привода на резьбовую втулку 4 с помощью штоков 27, конической зубчатой передачи или гибкого приводного вала 34.
При выходе из строя клапана 1 его замена осуществляется следующим образом.
В случае автоматического дистанционного управления клапаном 1 от привода 28, осуществляется снятие гибкого приводного вала 34 резьбовой втулки 4, для чего захватом манипулятора предварительно поворачивается стопорный винт 35, или с резьбовой втулки 4 снимается шток 27. При передаче вращения от привода 28 к резьбовой втулке 4 с помощью конической зубчатой передачи клапан извлекается вместе с установленным на его резьбовую втулку 4 коническим зубчатым колесом 32.
Далее вращением захватом манипулятора маховика 22, нажимной винт 21 отводится от корпуса 2 клапана 1, освобождая место для его извлечения из механизма 7 для крепления клапана 1. Далее захват этого же манипулятора заводится под фланец корпуса 2 и клапан 1 извлекается вверх из кронштейна 8. Через шлюзовое устройство в исследовательскую камеру подается новый клапан 1, который захватом манипулятора устанавливается на скобу 13 в кронштейне 8, при этом конические отверстия 3 корпуса 2 размещаются соосно с шаровыми поверхностями 19 патрубков 15. Вращая захватом манипулятора маховик 22, клапан 1 передвигается нажимным винтом 21 по направлению к патрубкам 15 до упора конических отверстий 3 в шаровые поверхности 19 патрубков 15, которые при взаимодействии должны обеспечить герметичность в их соединении. Далее осуществляется проверка герметичности соединения клапана 1 с патрубками 15 подачей воды под давлением. В случае пропуска воды через их соединение в механизм 7 для крепления устанавливается клапан 1 с коническими фторопластовыми втулками 26 (см фиг. 3), которые позволяют обеспечить герметичность соединения и работоспособность клапана до момента времени, когда будет возможен вход обслуживающего персонала в исследовательскую камеру и восстановление шаровых поверхностей патрубков или их замена.
Перед введением в камеру нового клапана на его резьбовую втулку предварительно устанавливается коническое зубчатое колесо 32, которое после установки клапана 1 в механизм 7 крепления и поджатая клапана 1 к патрубкам 15 входит в зацепление с конической зубчатой шестерней 31.
После замены клапана 1 с автоматическим дистанционным управлением от привода 28 с помощью гибкого приводного вала 34, захватом манипулятора последний устанавливается на резьбовую втулку 4 и фиксируется на ней стопорным винтом 35.
1. Клапан запорный быстросъемный, содержащий корпус с выполненными двумя коническими отверстиями, расположенными выше и ниже золотника, присоединенного к штоку, в верхней части которого установлены резьбовая втулка и механизм крепления клапана, содержащий угольник, состоящий из соединенных на сварке горизонтальной и вертикальной пластин, установленную на горизонтальной пластине скобу с профилем, повторяющим профиль донышка клапана, патрубки, снабженные буртом, резьбовой частью и шаровой поверхностью, установленные в отверстиях вертикальной пластины и зафиксированные на ней резьбовым установочным кольцом, отличающийся тем, что к горизонтальной пластине присоединена дополнительная вертикальная пластина с отверстием, выполненным посредине между патрубками, в котором на резьбе установлен прижимной винт, снабженный маховиком, обеспечивающим возможность его вращения захватом манипулятора, а патрубки зафиксированы от поворота.
2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что дополнительная вертикальная пластина с отверстием, в котором на резьбе установлен прижимной винт, соединена стяжками с вертикальной пластиной угольника.
3. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что для фиксации патрубков от поворота на буртах патрубков выполнены канавки, в которых размещены штифты, прикрепленные к вертикальной пластине.
4. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что при необходимости в конические отверстия клапана устанавливаются конические фторопластовые втулки.
5. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что на резьбовую втулку клапана установлен маховик, обеспечивающий возможность его вращения захватом манипулятора.
6. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что резьбовая втулка клапана соединена штоком с приводом, размещенным вне камеры.
7. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что резьбовая втулка клапана соединена с приводом, размещенным вне камеры, гибким приводным валом.
8. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что к вертикальной пластине прикреплен кронштейн с конической шестерней, соединенной штоком с приводом и находящейся в зацеплении с коническим зубчатым колесом, установленным на резьбовую втулку клапана.
