Импульсный клапан

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к арматуростроению, и может быть использовано в различных системах для защиты оборудования от аварийного повышения давления рабочей среды. К техническим результатам, достигаемым при реализации заявленной полезной модели, можно отнести упрощение конструкции клапана, повышение его надежности, улучшение технологичности, ремонтопригодности, а также упрощение его обслуживания. Импульсный клапан содержит корпус 1 с патрубками входной 2 и выходной 3 магистралей. Седло 4 установлено в корпусе 1 неподвижно на входной 2 магистрали клапана через уплотняющую прокладку 7, обеспечивающую герметичность соединения седла 4 и корпуса 1. Клапан имеет сильфонный узел 8, содержащий подвижный шток 9, пропущенный внутри сильфона 10, соединенный и/или взаимодействующий с запирающей тарелью 5. Запирающая тарель 5 взаимодействует свой уплотнительной кромкой с седлом 4 корпуса 1 по уплотнительной поверхности седла 4. Гильза 11 охватывает сильфонный узел 8 и соединена с корпусом 1 и с сильфонным узлом 8 через неподвижные уплотняющие прокладки 12. Подвижная опора 13 соединена с подвижным штоком 9 сильфонного узла 8. Направляющая 14 размещена между промежуточной втулкой 15 сильфонного узла 8 и подвижным штоком 9. Полый цилиндрический переходник 16 неподвижно соединен с корпусом 1 и имеет крышку 17 с центральным отверстием. Регулировочный винт 18 установлен на крышке 17 и снабжен, в свою очередь, осевым отверстием под подвижный шток 9. Регулировочный винт 18 взаимодействует со стаканом 19, размещенным внутри полого цилиндрического переходника 16. Тарированная пружина 6 размещена между подвижной опорой 13 и стаканом 19.

Уплотнительная поверхность седла 4 выполнена конической, а ответная ей и взаимодействующая с ней уплотнительная кромка запирающей тарели 5 выполнена прямоугольной. Клапан дополнительно снабжен устройством его принудительного открытия 5 или закрытия. А конструктивные параметры сильфонного узла 8 и запирающей тарели 5 выбраны из условия обеспечения равенства эффективных площадей этих элементов.

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к арматуростроению, и может быть использовано в различных системах для защиты оборудования от аварийного повышения давления рабочей среды.

Из существующего уровня техники известен импульсный клапан, имеющий корпус с патрубками входной и выходной магистралей подвода и отвода рабочего тела. Внутри корпуса размещено седло и запирающая тарель. Усилие поджатия и открытия запирающей тарели регулируется сложным механизмом с использованием рычажных механизмов и подвесных перемещаемых грузов (см. В.Г.Васильченко и др. "Арматура энергетическая для ТЭС и АЭС", Отраслевой каталог, М., изд. НИИ Экономики в энергетическом машиностроении, 1986 г., стр.36, 37.).

Известен также предохранительный клапан, используемый в арматуростроении для защиты пневмо- и гидросистем от повышения давления рабочей среды сверх допустимого. Клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками, седло с запорным органом, имеющем эластичное уплотнение, и шток, состоящий из двух телескопически связанных между собой частей, между которыми установлена пружина. Часть телескопического штока выполнена ступенчатой, а ступени штока соединены между собой по резьбе. Между эластичными уплотнителями запорного органа установлена дистанционная втулка (см. Россия, патент №2084736, МПК F 16 К 17/14, 1997 г.)

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является клапан, содержащий корпус с патрубками входной и выходной магистралей подвода и отвода рабочего тела, седло и запирающую тарель, подпружиненную тарированной пружиной. Клапан имеет втулку с каналом и седлом в ней по оси и фиксирующим ее на корпусе стержнями. Основной затвор выполнен в виде стакана,

охватывающего втулку, с отверстиями в днище под фиксирующие стержни (см. Россия, патент №2043559, МПК F 16 К 17/04, 1995 г.).

Достижению требуемого технического результата в аналогах и прототипе препятствует сложность конструкции, обусловленная наличием многих 5 дополнительных и промежуточных исполнительных и взаимодействующих между собой элементов, в конечном итоге, снижающих надежность работы клапана и его ремонтопригодность. К недостаткам всех аналогов и прототипа можно отнести также невозможность осуществления принудительного открытия и закрытия клапана, а также, при проведении регламентных работ, отсутствие возможности проводить проверку работоспособности клапана, давления настройки и герметичности, не снимая его с трубопровода.

Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание импульсного клапана, имеющего простую в эксплуатации и обслуживании конструкцию, позволяющую проводить регламентные работы и испытания, не снимая клапан с трубопровода.

К техническим результатам, достигаемым при реализации заявленной полезной модели, можно отнести упрощение конструкции клапана, повышение его надежности, улучшение технологичности, ремонтопригодности, а также упрощение его обслуживания.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в импульсном клапане, содержащем корпус с патрубками входной и выходной магистралей подвода и отвода рабочего тела, седло и запирающую тарель, подпружиненную тарированной пружиной, согласно полезной модели, седло установлено в корпусе неподвижно на входной магистрали клапана через уплотняющую прокладку с возможностью обеспечения последней герметичности соединения седла и корпуса в сторону выходной магистрали клапана, клапан снабжен сильфонным узлом, выполненным в виде подвижного уплотнения с возможностью обеспечения герметичности клапана в окружающую среду, имеющим подвижный шток, пропущенный внутри сильфона, взаимодействующий и/или соединенный с запирающей тарелью, выполненной, в свою очередь, взаимодействующей свой уплотнительной кромкой с седлом корпуса по уплотнительной поверхности седла, гильзой, охватывающей сильфонный узел, и

соединенной с корпусом и с сильфонным узлом через неподвижные уплотняющие прокладки, обеспечивающие герметичность клапана в окружающую среду, подвижной опорой, соединенной с подвижным штоком сильфонного узла, направляющей, размещенной между промежуточной втулкой сильфонного узла и подвижным штоком, полым цилиндрическим переходником, неподвижно соединенным с корпусом, с крышкой, закрывающей полый цилиндрический переходник, и имеющей центральное отверстие, и регулировочным винтом, установленным на крышке полого цилиндрического переходника в ее центральном отверстии, имеющим, в свою очередь, осевое отверстие под подвижный шток сильфонного узла, и взаимодействующим со стаканом, размещенным внутри полого цилиндрического переходника, причем, тарированная пружина размещена между подвижной опорой и стаканом, уплотнительная поверхность седла выполнена конической, а ответная ей и взаимодействующая с ней уплотнительная кромка запирающей тарели выполнена прямоугольной, а конструктивные параметры сильфонного узла и запирающей тарели выбраны из условия обеспечения равенства эффективных площадей этих элементов, при этом, клапан дополнительно снабжен устройством его принудительного открытия или закрытия.

В импульсном клапане узел взаимодействия подвижного штока сильфонного узла с запирающей тарелью может быть выполнен с возможностью выбора перекосов запирающей тарели при взаимодействии ее с седлом в виде шарика, размещенного между тарелью и подвижным штоком в конусных проточках, выполненных в торцевых поверхностях каждого из этих элементов, обращенных друг к другу, при этом, запирающая тарель снабжена осевым пальцем, перпендикулярным плоскости запирающей тарели, жестко соединенным с ней, обращенным в строну патрубка входной магистрали клапана, размещенным в осевой проточке, выполненной в седле, и взаимодействующим с седлом через дополнительную подпирающую пружину, установленную между запирающей тарелью и седлом.

Также, в импульсном клапане узел соединения подвижного штока сильфонного узла с запирающей тарелью может быть выполнен в виде осевого пальца, перпендикулярного плоскости запирающей тарели, жестко соединенного с ней, торцевая поверхность свободного конца которого выполнена сферической,

установленного с зазором в осевом углублении, выполненным с торца в подвижном штоке сильфонного узла, и взаимодействующего с осевым углублением подвижного штока сильфонного узла через шариковый замок в виде набора шариков, размещенных между пальцем запирающей тарели и углублением подвижного штока 5 сильфонного узла в кольцевой проточке, выполненной как на внешней поверхности пальца, так и на внутренней поверхности углубления. И в случае выполнения узла соединения подвижного штока сильфонного узла с запирающей тарелью так, как это показано выше, импульсный клапан может быть снабжен фильтром, установленным на входной магистрали, который, в свою очередь, может быть выполнен сменным.

В импульсном клапане регулировочный винт может быть установлен на крышке полого цилиндрического переходника в его центральном отверстии с возможностью обеспечения регулировки усилия пружины для обеспечения изменения давления открытия клапана в пределах, например, ±7% от номинального, а его длина выбрана из условия исключения несанкционированной перенастройки клапана более 10% от номинального.

Устройство принудительного открытия или закрытия импульсного клапана может быть выполнено в виде профилированного стакана с проточками, жестко закрепленного на клапане со стороны электромагнитного привода, и имеющего шток с упором на одном конце и маховиком на другом конце, установленный в профилированном стакане на резьбе с возможностью вращения по ней, и съемную скобу, установленную в проточках профилированного стакана, охватывающую шток якоря и шток профилированного стакана, и взаимодействующую с ними. Полезная модель поясняется чертежом, где

На Фиг.1 изображен импульсный клапан с узлом взаимодействия подвижного штока сильфонного узла с запирающей тарелью по п.2 формулы полезной модели;

На Фиг.2 изображен импульсный клапан с узлом соединения подвижного штока сильфонного узла с запирающей тарелью по п.3 формулы полезной модели,

Импульсный клапан содержит корпус 1 с патрубками входной 2 и выходной 3 магистралей подвода и отвода рабочего тела, седло 4 и запирающую тарель 5, подпружиненную тарированной пружиной 6.

Седло 4 установлено в корпусе 1 неподвижно на входной магистрали клапана через уплотняющую прокладку 7, обеспечивающую герметичность соединения седла 4 и корпуса 1 в сторону выходной 3 магистрали клапана.

Клапан имеет сильфонный узел 8 в виде подвижного уплотнения, 5 обеспечивающего герметичность клапана в окружающую среду. Сильфонный узел 8 имеет подвижный шток 9, пропущенный внутри сильфона 10, соединенный и/или взаимодействующий с запирающей тарелью 5. Запирающая тарель 5 взаимодействует свой уплотнительной кромкой с седлом 4 корпуса 1 по уплотнительной поверхности седла 4.

Гильза 11 охватывает сильфонный узел 8 и соединена с корпусом 1 и с сильфонным узлом 8 через неподвижные уплотняющие прокладки 12, обеспечивающие герметичность клапана в окружающую среду.

Подвижная опора 13 соединена с подвижным штоком 9 сильфонного узла 8.

Направляющая 14 размещена между промежуточной втулкой 15 15 сильфонного узла 8 и подвижным штоком 9.

Полый цилиндрический переходник 16 неподвижно соединен с корпусом 1 и имеет крышку 17, закрывающую полый цилиндрический переходник 16. Крышка 17 имеет центральное отверстие (не показано).

Регулировочный винт 18 установлен на крышке 17 полого цилиндрического 20 переходника 16 в ее центральном отверстии, и снабжен, в свою очередь, осевым отверстием (не показано) под подвижный шток 9 сильфонного узла 8. Регулировочный винт 18 взаимодействует со стаканом 19, размещенным внутри полого цилиндрического переходника 16.

Тарированная пружина 6 размещена между подвижной опорой 13 и 25 стаканом 19.

Уплотнительная поверхность седла 4 выполнена конической, а ответная ей и взаимодействующая с ней уплотнительная кромка запирающей тарели 5 выполнена прямоугольной.

Клапан дополнительно снабжен устройством его принудительного открытия 30 или закрытия.

При этом, конструктивные параметры сильфонного узла 8 и запирающей тарели 5 выбраны из условия обеспечения равенства эффективных площадей этих элементов.

В импульсном клапане узел взаимодействия подвижного штока 9 5 сильфонного узла 8 с запирающей тарелью 5 имеет шарик 20, размещенный между тарелью 5 и подвижным штоком 9 в конусных проточках, выполненных в торцевых поверхностях каждого из этих элементов, обращенных друг к другу. В этом конструктивном выполнении узла запирающая тарель 5 снабжена осевым пальцем 21, перпендикулярным плоскости запирающей тарели 5, жестко соединенным с ней, обращенным в строну патрубка входной 2 магистрали клапана, размещенным в осевой проточке, выполненной в седле 4, и взаимодействующим с седлом 4 через дополнительную подпирающую пружину 22, установленную между запирающей тарелью 5 и седлом 4.

В импульсном клапане узел соединения подвижного штока 9 сильфонного узла 8 с запирающей тарелью 5 в другом конструктивном выполнении может включать в свою конструкцию осевой палец 23, перпендикулярный плоскости запирающей тарели 5, и жестко соединенный с ней. Торцевая поверхность свободного конца осевого пальца 23 выполнена сферической, а сам палец 23 установлен с зазором в осевом углублении 24, выполненным с торца в подвижном штоке 9 сильфонного узла 8. Осевой палец 23 взаимодействует с осевым углублением 24 подвижного штока 9 сильфонного узла 8 через шариковый замок 25 в виде набора шариков, размещенных между пальцем 23 запирающей тарели 5 и углублением 24 подвижного штока 9 сильфонного узла 8 в кольцевой проточке (не показано), выполненной как на внешней поверхности пальца 23, так и на внутренней поверхности углубления 24.

При выполнении узла соединения подвижного штока 9 сильфонного узла 8 с запирающей тарелью 5, как показано выше, импульсный клапан может быть снабжен фильтром 26, установленным на входной 2 магистрали, который, в свою очередь, может быть выполнен сменным.

Регулировочный винт 18 установлен на крышке 17 полого цилиндрического переходника 16 в его центральном отверстии с возможностью обеспечения регулировки усилия пружины (6) для обеспечения изменения давления открытия

клапана в пределах, например, ±7% от номинального, а его длина в этом случае выбрана из условия исключения несанкционированной перенастройки клапана более 10% от номинального.

Устройство принудительного открытия или закрытия клапана может быть 5 выполнено в виде профилированного стакана 27 с проточками, жестко закрепленного на корпусе 1 клапана со стороны регулировочного винта 18. Устройство имеет шток 28 с упором 29 на одном конце и маховиком 30 на другом конце, установленный в профилированном стакане 27 на резьбе с возможностью вращения по ней, и съемную скобу 31. Съемная скоба 31 установлена в проточках профилированного стакана 27, охватывает подвижный шток 9 сильфонного узла 8 и шток 28 профилированного стакана 27 и взаимодействует с ними. Импульсный клапан работает следующим образом. В исходном положении импульсный клапан закрыт. Тарированная пружина 6 через подвижную опору 13, направляющую 14 и сильфонный узел 8 прижимает запирающую тарель 5 к седлу 4, обеспечивая герметичность по тракту Вход - Выход. За счет того, что уплотнительная поверхность седла 4 выполнена конической, а ответная ей и взаимодействующая с ней уплотнительная кромка запирающей тарели 5 выполнена прямоугольной, герметичность по тракту Вход - Выход осуществляется по окружности, что обеспечивает высокую надежность клапана по герметизации тракта Вход - Выход.

При штатной эксплуатации при повышении давления в защищаемом объеме до давления начала открытия (Р_но ) импульсный клапан начинает открываться и в случае конкретной конструкции, при давлении, например, Р_о =1,15Р_р, открывается полностью. При этом, давление в защищаемом объеме воздействует на запирающую тарель 5 со стороны патрубка 2 входной магистрали подвода рабочего тела. При превышении давления в защищаемом объеме усилия тарированной пружины 6, последняя сжимается, открывая клапан, и идет перепуск рабочего тела в патрубок выходной 3 магистрали.

Происходит падение давления в защищаемом объеме, импульсный клапан под воздействием тарированной пружины 6 начинает закрываться и при падении давления в системе до давления обратной посадки, например, Р _оп±0,9Р_р

импульсный клапан полностью закрывается - запирающая тарель 5 садится на седло 4 и перепуск рабочего тела прекращается.

Благодаря тому, что конструктивные параметры сильфонного узла 8 и запирающей тарели 5 выбраны из условия обеспечения равенства эффективных 5 площадей этих элементов, исключается воздействие давления на выходе из импульсного клапана на давление Р_о и давление Р_оп, где Р_о - давление полного открытия, а Р_оп - давление обратной посадки.

Регулировочный винт 18, установленный на крышке 17, через стакан 19 позволяет проводить регулировку усилия тарированной пружины 6, увеличивая или 10 уменьшая его.

Для проведения регламентных работ предусмотрено принудительное открытие или закрытие импульсного клапана с помощью устройства принудительного открытия и закрытия.

Устройство принудительного открытия и закрытия клапана установлено на 15 нем со стороны регулировочного винта 18. Съемная скоба 31 вставляется в проточки профилированного стакана 27 и охватывает подвижный шток 9 сильфонного узла 8 и шток 28 профилированного стакана 27, одновременно взаимодействуя с ними. Вращая маховик 30 принудительно можно открывать и закрывать импульсный клапан.

В конструкции импульсного клапана применены традиционные конструктивные материалы и клапан может быть изготовлен в условиях опытного и серийного производства.

1. Импульсный клапан, содержащий корпус с патрубками входной и выходной магистралей подвода и отвода рабочего тела, седло и запирающую тарель, подпружиненную тарированной пружиной, отличающийся тем, что седло установлено в корпусе неподвижно на входной магистрали клапана через уплотняющую прокладку с возможностью обеспечения последней герметичности соединения седла и корпуса в сторону выходной магистрали клапана, клапан снабжен сильфонным узлом, выполненным в виде подвижного уплотнения с возможностью обеспечения герметичности клапана в окружающую среду, имеющим подвижный шток, пропущенный внутри сильфона, взаимодействующий и/или соединенный с запирающей тарелью, выполненной, в свою очередь, взаимодействующей свой уплотнительной кромкой с седлом корпуса по уплотнительной поверхности седла, гильзой, охватывающей сильфонный узел, и соединенной с корпусом и с сильфонным узлом через неподвижные уплотняющие прокладки, обеспечивающие герметичность клапана в окружающую среду, подвижной опорой, соединенной с подвижным штоком сильфонного узла, направляющей, размещенной между промежуточной втулкой сильфонного узла и подвижным штоком, полым цилиндрическим переходником, неподвижно соединенным с корпусом, с крышкой, закрывающей полый цилиндрический переходник, и имеющей центральное отверстие, и регулировочным винтом, установленным на крышке полого цилиндрического переходника в ее центральном отверстии, имеющим, в свою очередь, осевое отверстие под подвижный шток сильфонного узла и взаимодействующим со стаканом, размещенным внутри полого цилиндрического переходника, причем тарированная пружина размещена между подвижной опорой и стаканом, уплотнительная поверхность седла выполнена конической, а ответная ей и взаимодействующая с ней уплотнительная кромка запирающей тарели выполнена прямоугольной, а конструктивные параметры сильфонного узла и запирающей тарели выбраны из условия обеспечения равенства эффективных площадей этих элементов, при этом клапан дополнительно снабжен устройством его принудительного открытия или закрытия.

2. Импульсный клапан по п.1, отличающийся тем, что узел взаимодействия подвижного штока сильфонного узла с запирающей тарелью выполнен с возможностью выбора перекосов запирающей тарели при взаимодействии ее с седлом в виде шарика, размещенного между тарелью и подвижным штоком в конусных проточках, выполненных в торцевых поверхностях каждого из этих элементов, обращенных друг к другу, при этом запирающая тарель снабжена осевым пальцем, перпендикулярным плоскости запирающей тарели, жестко соединенным с ней, обращенным в строну патрубка входной магистрали клапана, размещенным в осевой проточке, выполненной в седле, и взаимодействующим с седлом через дополнительную подпирающую пружину, установленную между запирающей тарелью и седлом.

3. Импульсный клапан по п.1, отличающийся тем, что узел соединения подвижного штока сильфонного узла с запирающей тарелью выполнен с возможностью выбора перекосов тарели при взаимодействии ее с седлом в виде осевого пальца, перпендикулярного плоскости запирающей тарели, жестко соединенного с ней, торцевая поверхность свободного конца которого выполнена сферической, установленного с зазором в осевом углублении, выполненным с торца в подвижном штоке сильфонного узла, и взаимодействующего с осевым углублением подвижного штока сильфонного узла через шариковый замок в виде набора шариков, размещенных между пальцем запирающей тарели и углублением подвижного штока сильфонного узла в кольцевой проточке, выполненной как на внешней поверхности пальца, так и на внутренней поверхности углубления.

4. Импульсный клапан по п.3, отличающийся тем, что он снабжен фильтром, установленным на входной магистрали.

5. Импульсный клапан п.4, отличающийся тем, что фильтр, установленный на входной магистрали клапана, выполнен сменным.

6. Импульсный клапан по п.1, отличающийся тем, что регулировочный винт установлен на крышке полого цилиндрического переходника в его центральном отверстии с возможностью обеспечения регулировки усилия пружины для обеспечения изменения давления открытия клапана в пределах ±7% от номинального, а его длина выбрана из условия исключения несанкционированной перенастройки клапана более 10% от номинального.

7. Импульсный клапан по п.1, отличающийся тем, что устройство принудительного открытия или закрытия клапана выполнено в виде профилированного стакана с проточками, жестко закрепленного на корпусе клапана со стороны регулировочного винта, и имеющего шток с упором на одном конце и маховиком на другом конце, установленный в профилированном стакане на резьбе с возможностью вращения по ней, и съемную скобу, установленную в проточках профилированного стакана, охватывающую подвижный шток сильфонного узла и шток профилированного стакана, и взаимодействующую с ними.