Переключающее клапанное устройство

Изобретение относится к области узлов и деталей машин, обеспечивающих их нормальную эксплуатацию, а именно, области переключающих клапанов, предпочтительно, обеспечивающих изменение газового или жидкостного потоков, и может быть использовано в любой области науки и техники, использующей регулируемое перемещение жидкостных и газовых потоков, а в основном используется в газовой, нефтехимической и химической отраслях промышленности.

Изобретение относится к области узлов и деталей машин, обеспечивающих их нормальную эксплуатацию, а именно, области переключающих клапанов, предпочтительно, обеспечивающих изменение газового или жидкостного потоков, и может быть использовано в любой области науки и техники, использующей регулируемое перемещение жидкостных и газовых потоков, в частности, в газовой, нефтехимической и химической отраслях промышленности.

В рамках представленной заявки термин «пневмо» относится к любым системам, предназначенным для перемещения любого газа и/или использующих любой газ в качестве рабочего тела.

Известно клапанное устройство (DE, заявка 4023845 F 16 К 51/00, 1999), содержащее корпус с расположенным в нем подпружиненным запорным органом и пневмопривод в виде двух последовательно установленных поршней.

Недостатком известного устройства следует признать невозможность его использования в пневмосистемах с дублированным сбросом управляющего давления для открытия проходного сечения, поскольку в данном клапане нижний поршень выполнен только с возможностью предварительного открытия запорного органа.

Известно клапанное устройство (RU, патент 2066010 F 16 К 17/06, 1996), содержащее корпус с входным и выходным патрубками и установленными в его каналах, по меньшей мере, двумя запорными элементами, нагруженными в сторону седла посредством пружинных

механизмов, установленных соосно с указанными каналами. Входной и выходной патрубки расположены соосно и перпендикулярно указанным каналам, а пружинные механизмы размещены в выполненных в корпусе цилиндрических отверстиях, сообщенных с входным патрубком в открытом положении клапана и с выходным патрубком при закрытом положении клапана.

Недостатком известного устройства следует признать использование пружинных механизмов, обладающих ограниченным количеством циклов «сжатие-расжатие».

Известно клапанное переключающее устройство (RU, патент 2217639 F 16 К 17/00, 2005), содержащее корпус с установленным в корпусе рабочим органом, причем рабочий орган (клапан) закреплен на подвижном штоке, расположенном в одном из патрубков, на боковых сторонах корпуса расположены участки магистрали управляющего давления, сообщенные с управляющим органом, также на боковых сторонах корпуса имеются отводки, на концах которых размещены предохранительные клапаны, а на боковой поверхности - магистраль подвода газовой среды. Шток может быть выполнен полым. В оптимальном варианте реализации соотношение наименьшего внутреннего диаметра его корпуса и наибольшего диаметра штока составляет не более 500.

Известное устройство работает следующим образом.

По магистрали высокого давления подают газ. При превышении номинального давления в этой магистрали срабатывает один из предохранительных клапанов, при этом газ высокого давления сбрасывается в одну из магистралей низкого давления. После срабатывания предохранительного клапана магистраль высокого давления необходимо переключить на второй предохранительный клапан. Это достигается перемещением рабочего

органа (клапана на штоке). Для этого предварительно выравнивают давление в полостях корпуса и отводков корпуса, подавая высокое давление по магистрали подвода газовой среды в полость под вторым предохранительным клапаном. Затем по магистрали управляющего давления давление сбрасывают и переводят рабочий орган в положение, соответствующее отсеченному сработавшему предохранительному клапану.

Недостатком известно клапанного переключающего устройства следует признать недостаточную плотность прилегания клапана к седлу, что приводит к недостаточной герметизации полости клапанного переключающего устройства.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого изобретения, состоит в разработке конструкции клапанного устройства повышенной надежности.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит обеспечении плотного прилегания клапана к седлу и, следовательно, повышенной герметизации полостей клапанного переключающего устройства.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать переключающее клапанное устройство, содержащее полый корпус, к которому посредством отводков и предохранительных клапанов подсоединены две магистрали низкого давления, к отводкам подсоединены магистрали газовой среды, к полости корпуса подсоединена магистраль высокого давления, в полости корпуса на подвижном штоке установлен клапан, позволяющий подавать давление на один из предохранительных клапанов и отсекать второй предохранительный клапан, причем клапанное устройство дополнительно содержит узел управляющего органа, размещенный на боковой поверхности корпуса и включающий

камеру, в которой расположен поршень, закрепленный на указанном подвижном штоке, при этом магистрали управляющего давления подключены к камере по обе стороны поршня. По меньшей мере, частично магистрали управляющего давления могут быть расположены в корпусе и штоке. Это позволит уменьшить вероятность обрыва магистралей при эксплуатации устройства. Шток может быть установлен с возможностью частичного выхода из камеры через уплотнения в ее корпусе. Это позволяет идентифицировать положение клапана - правое или левое. Для этой же цели могут быть использованы и манометры, дополнительно установленные на отводках и сообщенные с их полостями.

В дальнейшем изобретение будет рассмотрено с использованием графического материала, на котором использованы следующие обозначения: предохранительные клапаны 1, 2; магистраль 3 высокого давления; магистрали 4, 5 низкого давления; клапан 6; отводки корпуса 7, 8; магистрали подвода газовой среды 9, 10; магистрали управляющего давления 11, 12; шток 13; корпус клапанного устройства 14, корпус управляющего органа 15, поршень 16.

В базовом варианте предложенное устройство работает следующим образом.

По трубе 3 подают газ под высоким давлением - до 16 МПа. При превышении номинального давления в трубе 3 срабатывает один из предохранительных клапанов (1 или 2), при этом газ высокого давления сбрасывается в магистраль низкого давления (4 или 5). В случае, показанном на рисунке, газ из магистрали высокого давления 3 поступает на предохранительный клапан 1 и, после его срабатывания, сбрасывается в магистраль низкого давления 4. После срабатывания предохранительного клапана 1 магистраль высокого

давления 3 необходимо переключить на предохранительный клапан 2. (При срабатывании одного из предохранительных клапанов необходимо переключить работу предложенного устройства на второй клапан для осуществления регламентных работ с первым клапаном). Это достигается перемещением рабочего органа 6 в левое положение. Для этой цели в магистрали подвода газовой среды 10 и 12 подается высокое давление, в магистрали 9 и 11 - низкое. (При положении клапана 6, показанном на рисунке, магистрали 9 и 11 соединялись с магистралями высокого давления, магистрали 10 и 12 - низкого) Изменение давлений в магистралях 8, 9, 11 и 12 производится управляющим органом. После этих операций на клапан 6 действует полная сила, равная произведению площади клапана 6 на перепад давления между низким и высоким давлением, а также дополнительная сила от поршня 16, равная произведению площади поршня 16 на перепад давления между низким и высоким давлением. Давление подано на предохранительный клапан 2.

Такое же клапанное переключающее устройство обычно устанавливается и после предохранительных клапанов 1 и 2 на магистралях низкого давления 4 и 5. В этом случае во всех полостях корпуса 14, включая отводки 7, 8, всегда низкое давление. В этом случае клапанное переключающее устройство управляется и запирается давлением с помощью поршня 16.

Индикация расположения клапана 7 (левое или правое) может осуществляться или правой частью штока 13, который проходит через уплотнения в корпусе 15, или с помощью манометров подсоединенным к отводкам корпуса 7 и 8.

Использование предложенного устройства позволяет увеличить надежность работы устройства в 2 раза, что выражается в

герметичности запирания седлом одной из полостей клапанного устройства.

1. Переключающее клапанное устройство, содержащее полый корпус, к которому посредством отводков и предохранительных клапанов подсоединены две магистрали низкого давления, к отводкам подсоединены магистрали газовой среды, к полости корпуса подсоединена магистраль высокого давления, в полости корпуса на подвижном штоке установлен клапан, позволяющий подавать давление на один из предохранительных клапанов и отсекать второй предохранительный клапан, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит узел управляющего органа, размещенный на боковой поверхности корпуса и включающий камеру, в которой расположен поршень, закрепленный на указанном подвижном штоке, при этом магистрали управляющей среды подключены к камере по обе стороны поршня.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шток установлен с возможностью частичного выхода из камеры через уплотнения в ее корпусе.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на отводках дополнительно установлены манометры, сообщенные с внутренними полостями отводков.