Отсечной клапан

 

Изобретение предназначено для автоматического отключения систем гидравлического привода промышленного рабочего оборудования. В корпусе отсечного клапана выполнены три смежных камеры. Первая камера через входное и выходное отверстия сообщена с напорным трубопроводом. Во входной полости этой камеры установлен регулятор перепада давления. В месте сопряжения выходной полости и выходного отверстия установлено седло, с которым в момент срабатывания клапана взаимодействует плунжер. Плунжер, связанный с корпусом клапана посредством возвратной пружины и ограничителя обратного хода, расположен в полости второй камеры, которая через входное отверстие и трубопровод импульсной магистрали сообщена с основным напорным трубопроводом на участке между насосом и корпусом клапана. Третья камера разделена на две части поршнем с уплотнительной поверхностью и штоком. В верхней части этой камеры выполнены дренажный канал, соединяющий ее с полостью второй камеры, и отверстие, в котором размещается шток поршня, фиксирующий плунжер. Нижняя часть этой камера через входное отверстие и трубопровод, образующий обратную связь, соединена с контролируемой зоной основного напорного трубопровода. В этой части камеры расположена пружина, оказывающая давление на поршень, которое может меняться с помощью регулировочного болта. В теле регулировочного болта размещен фиксатор, ограничивающий ход поршня. Изобретение обеспечивает надежность функционирования защитного устройства по предотвращению потерь рабочей среды при разрушении трубопроводов в системах, функционирующих в режиме переменных расходов жидкости. 1 ил.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано для автоматического отключения систем гидравлического привода промышленного рабочего оборудования.

Известен ряд разработок отсечных и запорных клапанов, используемых в арматуростроении для автоматического отключения напорных трубопроводов в случаях их разрушения, включающих снабженный входным и выходным отверстиями корпус, в полости которого размещен подпружиненный запорный орган, предотвращающий утечку рабочей среды при внезапном падении давления на выходе, как, например: SU 1555580 F 16 К 17/24, SU 1601446 F 16 К 17/22 и SU 1762068 F 16 К 17/22.

Недостатком этих разработок является то, что принцип их работы основан на возникновении разности давления рабочей среды на входе в корпус клапана и выходе из него при движении жидкости, что не позволяет использовать данные разработки для защиты сети трубопроводов, функционирующих в режиме переменных гидродинамических условий работы системы, так как будут происходить ложные срабатывания клапанов.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является отсечной клапан RU 2097639 6 F 16 К 17/24. Указанный клапан включает корпус с тремя смежными камерами, в которых размещены ступени подвижного поршня с уплотнительной поверхностью, взаимодействующей с седлом. Седло выполнено в месте сопряжения входного отверстия и первой камеры. В поршне выполнен сквозной продольный канал, сообщающий первую и третью камеры. С боковыми отверстиями корпуса сообщены два трубопровода, соединенные друг с другом с образованием обратной связи. Выходное отверстие корпуса сообщено с боковым отверстием первой камеры, а другое боковое отверстие расположено в боковой камере со стороны, обращенной к первой камере. Площадь поперечного сечения первой ступени поршня меньше площади поперечного сечения любой из двух других ступеней, а площадь поперечного сечения третьей ступени меньше площади поперечного сечения второй ступени.

Данному изобретению присущи недостатки всех известных разработок отсечных и запорных клапанов: работа, основанная на принципе возникновения разности давления рабочей среды на входе в корпус и выходе из него при движении жидкости, приводит к ложным срабатываниям клапана при использовании его для защиты трубопроводов систем, функционирующих в режиме переменных гидродинамических условий работы, особенность конструкции и отсутствие возможности настройки клапана на различные расходы жидкости в данных условиях эксплуатации в большей степени обуславливает работу клапана в режиме дозатора рабочей среды.

Для обеспечения работоспособности и надежного функционирования защитного устройства по предотвращению потерь рабочей среды при разрушении трубопроводов в системах, функционирующих в режиме переменных расходов жидкости, предлагается унифицированный отсечной клапан, способный работать в широком диапазоне расходов рабочей жидкости по основной напорной магистрали и значительных перепадов давления в контролируемых зонах без ложного срабатывания и с возможностью настройки его на различные параметры срабатывания.

Указанные технические результаты достигаются за счет наличия в корпусе клапана трех смежных камер, две из которых разделены рабочим органом, выполненным в виде плунжера, соединенного с корпусом возвратной пружиной и ограничителем обратного хода. Полость одной из этих камер служит для свободного перетекания рабочей жидкости через корпус клапана при исправном функционировании системы. В ней находятся регулятор перепада давления, связанный с корпусом посредством резьбового соединения, предназначенный для изменения расхода жидкости в напорном трубопроводе, и седло, фиксирующее плунжер в момент срабатывания клапана. Другая камера, в которой расположен плунжер, соединена с напорным трубопроводом на участке между насосом и корпусом клапана, импульсной магистралью, а также посредством дренажного канала с третьей - рабочей камерой, полость которой разделена поршнем с уплотнительной поверхностью и штоком на две части. Дренажный канал и шток поршня расположены в верхней части этой камеры. Шток в период исправного функционирования системы удерживает плунжер в полости второй камеры и для обеспечения надежного сцепления с плунжером имеет на торце стопор, а на плунжере, в месте его контакта со стопором, выполнено углубление в виде поперечной канавки. В нижней части рабочей камеры находится фиксатор, ограничивающий ход поршня и регулировочный болт с рабочей пружиной, подпирающей поршень. Регулировочный болт соединен с корпусом клапана посредством резьбового соединения, что позволяет изменять усилия, действующие на поршень со стороны пружины и тем самым осуществлять настройку клапана на различные параметры срабатывания. Фиксатор может перемещаться в теле регулировочного болта, изменяя или полностью исключая ход поршня при необходимости отключения клапана от напорной магистрали, за счет соединения с ним посредством резьбового соединения. Нижняя часть рабочей камеры соединена с контролируемой зоной напорной магистрали трубопровода с образованием обратной связи.

Устройство работает следующим образом: В исправной системе давление рабочей жидкости в трубопроводах и в камерах клапана избыточно. Разность давлений в точках П и К (ΔP = P_П-P_К) меньше величины давления срабатывания ΔP_ср. Поэтому плунжер зафиксирован и гидросистема может работать без ложного срабатывания в широком диапазоне расходов по основной напорной магистрали.

В случае нарушения герметичности в контролируемой зоне и, как следствие, падения давления в точке К величина ΔP становится больше ΔP_ср и поршень перемещается вниз, освободив при этом плунжер из зацепления. В случае работы насоса и движения жидкости в напорной магистрали плунжер за счет разности давлений в точках А и В, обусловленной потерями напора за счет гидравлических сопротивлений движущейся жидкости и работы регулятора перепада давления, перемещается вправо, войдя в контакт с седлом, отсечет поток жидкости.

При работе насоса, но отсутствии движения жидкости в напорном трубопроводе, например, в период закрытия запорного крана на участке между корпусом клапана и местом соединения трубопровода обратной связи с напорным трубопроводом и перепаде давления ΔP>ΔP_ср плунжер будет освобожден, но перемещения его не произойдет и клапан не сработает, так как нет движения жидкости.

Надежная работа предлагаемого клапана в системах гидравлического привода промышленного рабочего оборудования, функционирующего в режиме переменных гидродинамических условий работы системы, достигается путем совмещения принципа предельной разности давления за счет движения рабочей жидкости в корпусе клапана и разности давления в зоне контролируемого участка напорной магистрали. Кроме того, наличие регулятора перепада давления позволяет изменять расход жидкости в напорном трубопроводе, а с помощью регулировочного болта появляется возможность изменять порог срабатывания клапана по давлению.

Новым в заявленном изобретении является способность конструкции предлагаемого клапана предотвращать потери жидкости на контролируемых участках напорных трубопроводов, функционирующих в режиме переменных гидродинамических условий работы гидросистемы без ложных срабатываний, в широких диапазонах расходов рабочей жидкости за счет того, что полости двух камер выполнены в виде каналов и сообщены между собой, причем во входной полости одной из камер установлен регулятор перепада давления, седло выполнено в месте сопряжения трубопровода с выходным отверстием, в свою очередь полость другой камеры посредством дренажного канала сообщена с третьей камерой и одновременно с импульсным трубопроводом, соединенным с напорным трубопроводом, при этом внутри третьей камеры размещен поршень, подпружиненный со стороны фиксатора, расположенного в теле регулировочного болта и связанного с ним посредством резьбового соединения с целью регулировки хода поршня, а регулировочный болт в свою очередь связан с корпусом также посредством резьбового соединения, причем в момент срабатывания клапана пружина сжимается и шток поршня освобождает запорный орган, расположенный в смежной камере и в рабочем состоянии системы находящийся со штоком поршня в зацеплении, при этом запорный орган выполнен в виде плунжера, соединенного с корпусом посредством возвратной пружины и ограничителя обратного хода.

Конструкции, включающей в себя рабочую камеру, полость которой разделена на две части поршнем со штоком, удерживающим плунжер от несанкционированных смещений, и при этом одна из частей которой сопряжена с напорной магистралью на участке между насосом и корпусом клапана, а другая - с контролируемой зоной напорного трубопровода, что позволяет осуществить совмещение принципов работы клапана по предельной разности давления и изменению расходов рабочей жидкости в его корпусе и в контролируемой зоне напорного трубопровода с целью предотвращения потерь рабочей жидкости при разрушении трубопроводов гидравлических систем, функционирующих в режиме переменных гидродинамических условий, не выявлено. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Устройство технологично, не сложно в изготовлении и применимо для защиты гидросистем, функционирующих в режиме переменных гидродинамических условий работы.

Заявленный отсечной клапан поясняется чертежом, где изображен разрез.

Отсечной клапан содержит корпус 1, в котором выполнены входное 2 и выходное 3 отверстия напорного трубопровода 4, а также входное отверстие 5 импульсного трубопровода 6 и входное отверстие 7 трубопровода обратной связи 8. В корпусе 1 установлен запорный орган, выполненный в виде плунжера 9, соединенного с ним посредством возвратной пружины 10 и ограничителя обратного хода 11. Плунжер 9 разделяет полости двух смежных камер, одна из которых является запорной 12 и соединена с напорным трубопроводом 4 отверстиями 2 и 3, а другая импульсная 13 соединена с импульсным трубопроводом 6. В полости запорной камеры 12 расположены регулятор перепада давления 14 и седло 15. Импульсная камера 13 соединена посредством дренажного канала 16 с верхней частью рабочей камеры 17, в которой находится поршень 18, уплотненный по наружному диаметру кольцом 19, со штоком 20, входящим в импульсную камеру 13 и удерживающим плунжер 9 за счет усилия, создаваемого рабочей пружиной 21, расположенной в нижней части камеры 17. Усилие, создаваемое пружиной 21, может изменяться с помощью регулировочного болта 22, в теле которого расположен фиксатор 23, ограничивающий ход поршня 18. Нижняя часть камеры 17 через отверстие 7 соединена с контролируемой зоной 24 напорного трубопровода 4 с образованием обратной связи.

Отсечной клапан работает следующим образом.

В исправной системе давление рабочей жидкости в трубопроводах 4, 6, 8, 24 и в камерах 12, 13, 17 клапана избыточно. Разность давлений в точках П и К (ΔP = P_П-P_К) меньше величины давления срабатывания ΔP_ср. Поэтому плунжер 9 зафиксирован штоком 20 и гидросистема может работать без ложного срабатывания в широком диапазоне расходов по основной напорной магистрали.

В случае нарушения герметичности в контролируемой зоне трубопровода 24 и, как следствие, падения давления в точке К величина ΔP становится больше ΔP_ср и поршень 18, преодолевая усилие пружины 21, заданное регулировочным болтом 22, переместится вниз на расстояние, определенное фиксатором 23, освободив при этом плунжер 9 из зацепления со штоком 20. В случае работы насоса и движения жидкости в напорной магистрали, образованной трубопроводами 4 и 24, плунжер 9 за счет разности давлений в точках А и В, обусловленной потерями напора за счет гидравлических сопротивлений движущейся жидкости и работы регулятора перепада давления 14, переместится вправо, войдя в контакт с седлом 15, отсечет поток жидкости.

При работе насоса, но отсутствии движения жидкости в напорном трубопроводе, например, в период закрытия запорного крана, расположенного на участке между корпусом 1 клапана и местом соединения трубопровода обратной связи 8 с напорным трубопроводом 24, и перепаде давления ΔP>ΔP_ср плунжер 9 будет освобожден из зацепления со штоком 20, но перемещения его не произойдет и клапан не сработает, так как нет движения жидкости.

После остановки насоса давление в основной магистрали от насоса до клапана постепенно падает, при этом плунжер 9 под воздействием усилия, создаваемого пружиной 10, переместится влево до ограничителя обратного хода 11. Поршень 18 под воздействием усилия, создаваемого пружиной 21, переместится вверх и шток 20 войдет в зацепление с плунжером 9.

Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности "промышленная применимость".

Формула изобретения

Отсечной клапан, содержащий корпус со смежными камерами, седлом, входными и выходными отверстиями, сообщенными с трубопроводами, имеющими обратную связь, содержащий внутри камеры подвижный поршень с уплотнительной поверхностью, отличающийся тем, что полости двух камер выполнены в виде каналов и сообщены между собой, причем во входной полости одной из камер установлен регулятор перепада давления, седло выполнено в месте сопряжения трубопровода с выходным отверстием, в свою очередь полость другой камеры посредством дренажного канала сообщена с третьей камерой и одновременно с импульсным трубопроводом, соединенным с напорным трубопроводом, при этом внутри третьей камеры размещен поршень, подпружиненный со стороны фиксатора, расположенного в теле регулировочного болта и связанного с ним посредством резьбового соединения с целью регулировки хода поршня, а регулировочный болт в свою очередь связан с корпусом также посредством резьбового соединения, причем в момент срабатывания клапана пружина сжимается и шток поршня освобождает запорный орган, расположенный в смежной камере и в рабочем состоянии системы, находящийся со штоком поршня в зацеплении, при этом запорный орган выполнен в виде плунжера, соединенного с корпусом посредством возвратной пружины и ограничителя обратного хода.

РИСУНКИ

Рисунок 1