Запорно-перепускной клапан

 

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта с пневматическими тормозами, а также любым другим системам и магистральным трубопроводам, имеющим пневматическую или гидравлическую сеть. Сущность изобретения: запорно-перепускной клапан содержит цилиндрический корпус, по крайней мере, с тремя рядами расположенных по окружности перепускных отверстий. Размещенные в полости корпуса плунжер, нагруженный пружиной, фиксирующей его в рабочем открытом положении, упорную втулку, ограничивающую перемещение плунжера в закрытом положении. Два ряда перепускных отверстий сообщены между собой. Плунжер выполнен из двух цилиндрических частей с уплотнительными манжетами, одна из частей которого выполнена со сквозными осевыми отверстиями. На корпусе установлены стакан цилиндрической формы с кольцевой проточкой и соединительная муфта для подключения полости корпуса к магистрали трубопровода. Упомянутые два ряда перепускных отверстий сообщены между собой посредством выполненной в стакане кольцевой проточки. Стакан снабжен штуцером, расположенным с возможностью сообщения полости корпуса с аварийной системой при обрыве магистрали трубопровода. 1 ил.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта с пневматическими тормозами, а также к любым другим системам и магистральным трубопроводам, имеющим пневматическую или гидравлическую сеть.

Известны изобретения СССР N 383933, кл. F 16 K 17/34, 1973, БИ N 24; N 544814, кл. F 16 K 17/164, 1977, БИ N 4 для аварийного перекрытия трубопроводов, работа которых основана на использовании плавающих плунжеров, разности давления в двух полостях устройства, а также использовании дополнительного канала, как ограничителя входного давления среды.

Известно также устройство по патенту США N 3850195 кл. F 16 K 17/26, 1974 прототип изобретения, которое состоит из корпуса цилиндрической формы с осевым внутренним отверстием и несколькими узкими каналами в теле корпуса. Внутри корпуса расположены поршень, по крайней мере, одна пружина и ограничивающие перемещение поршня, кольца. Данное устройство предназначено для выравнивания давления в трубопроводе на входе и выходе устройства, частичного или полного перекрытия трубопровода в случае большого перепада давления воздуха (газа, жидкости) с одной из сторон устройства. Установка электрических контактов на корпусе устройства у ограничивающих колец может быть использована для подачи сигнала о крайнем положении поршня. Применение электромагнитных устройств (катушек, магнитов) может быть использовано для контроля за положением поршня и скоростью его перемещения.

Принцип работы устройства основан на частичном или полном перекрытии узких каналов, расположенных в теле корпуса, движущимся поршнем под действием разности давления с одной и другой из его сторон; и как следствие частичном или полном перекрытии трубопровода впредь до выравнивания давления с одной и другой стороны от поршня.

Недостатком конструкции прототипа является сложность изготовления корпуса устройства с расположенными внутри его стенок узкими каналами.

Задачей изобретения является создание конструкции специального клапана, который обладает простой технологией изготовления и способностью надежно предупредить истечение воздуха (газа, жидкости) из поврежденного трубопровода в случае его обрыва с одновременным автоматическим включением средств аварийного режима, используя в качестве рабочего органа воздух (газ, жидкость) поврежденного трубопровода.

Это достигается за счет применения плунжера специальной конструкции и системы перепускных каналов корпуса, позволяющих, при определенном положении плунжера в нормальном режиме, свободно пропускать через клапан поток воздуха, а в аварийном режиме, при обрыве трубопровода, перекрывать два ряда перепускных каналов клапана с помощью плунжера, который перемещается автоматически под напором потока воздуха, направленного через клапан к месту обрыва трубы, и закрывать тем самым выход воздуха из магистрального трубопровода через клапан и оборванный участок трубы в атмосферу. Связь же со средствами аварийного режима при этом осуществляется за счет соединения целой части трубопровода заполненного воздухом с перепускным каналом клапана, открывающимся при перемещении плунжера. Поток воздуха из целой части трубопровода, направленный через перепускной канал к аппаратам защиты, приводит их в действие.

Конструкция предлагаемого запорно-перепускного клапана приведена на чертеже.

Клапан состоит из корпуса клапана 2, имеющего цилиндрическую форму с тремя разными диаметрами по наружной поверхности и тремя рядами сквозных перепускных отверстий 8А, 8Б. Утолщенная часть корпуса с большим диаметром имеет внутреннюю трубную резьбу 1 для соединения клапана с магистральной частью трубопровода, а противоположная часть корпуса с меньшим диаметром имеет наружную метрическую резьбу 13 для закрепления на корпусе стакана 6 и соединительной муфты 12. Внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса имеет два разных диаметра, образуя уступ 4 в утолщенной части корпуса, необходимый для упора в него плунжера 15 и фиксации плунжера в крайнем левом положении.

Первый ряд сквозных круговых перепускных отверстий 8А в утолщенной части корпуса 2 служит для соединения магистральной части трубопровода с каналом, соединяющим клапан с трубопроводом аварийной системы при обрыве трубопровода и перемещении плунжера в крайнее правое положение, а два других ряда сквозных перепускных отверстий 8Б в средней части корпуса для пропускания потока воздуха в обход плунжера в нормальном режиме работы клапана при отсутствии обрыва магистрального трубопровода и нахождении плунжера в крайнем левом положении. Стакан клапана 6 имеет цилиндрическую наружную и внутреннюю поверхности. Внутренняя цилиндрическая поверхность стакана имеет два разных диаметра, соответствующих наружным диаметрам корпуса клапана.

Средняя внутренняя цилиндрическая поверхность стакана имеет две проточки 17, одна из которых охватывает два ряда сквозных перепускных отверстий 8Б корпуса клапана и служит для сообщения их между собой и пропускания потока воздуха в обход плунжера при его крайнем левом положении, а другая - охватывает сквозные перепускные круговые отверстия 8А. К наружной цилиндрической поверхности стакана приварен штуцер 7 с трубной резьбой на корпусе, служащей для соединения клапана с трубопроводом аварийной системы.

Внутри клапана расположен плунжер 15, имеющий две цилиндрические части с ручьями для уплотнительных манжет 5. Цилиндрические части плунжера соединены между собой шейкой 16 плунжера меньшего диаметра. Одна из цилиндрических частей плунжера имеет шесть проходных отверстий 14 для беспрепятственного прохода через нее потока воздуха, а вторая цилиндрическая часть плунжера без проходных отверстий имеет со стороны пружины 19 круговую проточку 18 для фиксации пружины.

Внутри клапана имеется цилиндрическая упорная втулка 11, которая служит для фиксации плунжера в крайнем правом положении, соответствующем положению перекрытых двух рядов сквозных перепускных отверстий 8Б корпуса с помощью цилиндрических частей плунжера, имеющих уплотнительные манжеты 5. Одновременно упорная втулка 11 служит для упора пружины 19.

Для соединения клапана с магистралью со стороны тонкого конца корпуса клапана имеется муфта 13, у которой утолщенная часть имеет внутреннюю метрическую резьбу 9, соответствующую резьбе тонкого конца корпуса клапана, а на тонкой части муфты нарезана трубная резьба 13, соответствующая внутренней трубной резьбе соединительной муфты магистрального трубопровода. Одновременно муфта 13 служит упором для упорной втулки 11. Для закрепления стакана 6 и соединительной муфты 12 на корпусе клапана 2 применены контргайки 10.

Герметичность соединений отдельных частей клапана между собой достигается за счет использования уплотнителей 3).

Пружина 19 служит для фиксации плунжера 15) в крайнем левом положении, соответствующем нормальному состоянию клапана, когда воздух беспрепятственно проходит через клапан в обоих направлениях по магистральному трубопроводу.

Принцип работы запорно-перепускного клапана заключается в следующем. При обрыве магистральной трубы справа от клапана, правая цилиндрическая полость корпуса клапана соединяется с атмосферой, вызывая сильный поток воздуха из магистрали через каналы 14 в плунжере, два ряда круговых перепускных отверстий 8Б корпуса 2 объединенных проточкой в стакане 17 и далее в атмосферу. Под действием напора выходящего в атмосферу воздуха плунжер 15, преодолевая действие пружины 19, перемещается вправо до упора во втулку 11, перекрывая при этом перепускные отверстия 8Б в корпусе клапана и закрывая, таким образом, выход воздуха из магистрали в атмосферу. При перемещении плунжера в крайнее правое положение открывается ряд круговых отверстий 8Б в корпусе клапана, соединяя магистраль с каналом аппарата защиты в аварийном режиме через штуцер 7, вызывая срабатывание аппарата защиты.

В нормальном режиме, т.е. при отсутствии обрыва магистрального трубопровода, плунжер 15 запорно-перепускного канала находится в крайнем левом положении, удерживаемый пружиной 19. Нахождение плунжера в таком положении позволяет протекать воздуху (жидкости) через клапан беспрепятственно как в одну, так и в другую сторону через каналы в плунжере 14, два ряда круговых перепускных отверстий в корпусе 8Б, объединенных проточкой в стакане 17.

Предлагаемая конструкция запорно-перепускного клапана (ЗПК) обладает критерием "существенные отличия", так как в ней использован не поршень, а плунжер, выполненный из двух цилиндрических частей с уплотнительными манжетами, одна из частей которого выполнена со сквозными осевыми отверстиями, а на корпусе установлен стакан цилиндрической формы с кольцевой проточкой и соединительная муфта для подключения полости корпуса к магистрали трубопровода, при этом два ряда перепускных отверстий сообщены между собой посредством выполненной в стакане кольцевой проточки, а сам стакан снабжен штуцером, расположенным с возможностью сообщения полости корпуса с аварийной системой при обрыве трубопровода.

Формула изобретения

Запорно-перепускной клапан, содержащий цилиндрический корпус по крайней мере с тремя рядами расположенных по окружности перепускных отверстий и размещенные в полости корпуса плунжер, нагруженный пружиной, фиксирующей его в рабочем открытом положении, и упорную втулку, ограничивающую перемещение плунжера в закрытом положении, причем два ряда перепускных отверстий сообщены между собой, отличающийся тем, что плунжер выполнен из двух цилиндрических частей с уплотнительными манжетами, одна из частей выполнена со сквозными осевыми отверстиями, а на корпусе установлены стакан цилиндрической формы с кольцевой проточкой и соединительная муфта для подключения полости корпуса к магистрали трубопровода, при этом два ряда перепускных отверстий сообщены между собой посредством выполненной в стакане кольцевой проточки, а сам стакан снабжен штуцером, расположенным с возможностью сообщения полости корпуса с аварийной системой при обрыве магистрали трубопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1