Обратный клапан
Владельцы патента RU 2247887:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" Министерства Российской Федерации по атомной энергии (RU)
Изобретение относится к конструкции энергетической трубопроводной арматуры и предназначено для использования в качестве запорного предохранительного органа в трубопроводах с жидкими средами для повышения безопасности эксплуатации действующих атомных электростанций с жидким теплоносителем. Обратный клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками и седлом, затвор и взаимодействующий с затвором съемный шпиндель. Клапан снабжен демпфирующим устройством. Оно выполнено в виде барабана с окнами. Окна экранированы фильтрующей вставкой. Демпфирующее устройство снабжено механизмом крепления во входном патрубке клапана. Изобретение направлено на исключение пропуска твердых частиц и возникновение механических и гидравлических ударов в нормальных и аварийных условиях эксплуатации обратного клапана. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к конструкции энергетической трубопроводной арматуры, используемой в качестве запорного предохранительного органа в трубопроводах с жидкими средами, и может быть применено для повышения безопасности эксплуатации действующих атомных электростанций с жидким теплоносителем.
Известен обратный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и седлом, затвор и съемный полый шпиндель, взаимодействующий с затвором (RU, патент №2117845, кл. F 16 К 15/03, 1998).
Недостатками конструкции являются:
- шпиндель выполнен полым с ослабленной жесткостью;
- существует пропуск твердых частиц, продуктов отложения, сварочного града и др.;
- при аварийном падении давления на входе и закрытии затвора возможен механический удар затвора о седло, способный деформировать и разрушить клапан, а кроме того, способный вызвать гидравлический удар, повреждающий трубопроводы, в которых обратный клапан устанавливается.
Известен обратный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и седлом, затвор и съемный шпиндель, взаимодействующий с затвором (RU, патент №2168095, кл. F 16 К 15/03, 2001 (прототип)).
Недостатками конструкции являются:
- при подаче давления и начале движения среды, в момент открытия клапана, возможен удар затвора о шпиндель и корпус, что может повредить клапан;
- существует пропуск твердых частиц, продуктов отложения, сварочного града и др.;
- при аварийном падении давления на входе и закрытии затвора возможен механический удар затвора о седло, способный деформировать и разрушить клапан, а кроме того, способный вызвать гидравлический удар, повреждающий трубопроводы, в которых обратный клапан устанавливается.
Задачей изобретения является создание конструкции обратного клапана, исключающего пропуск твердых частиц и возникновение механических и гидравлических ударов в нормальных и аварийных условиях эксплуатации конструкции.
Для решения указанной задачи обратный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и седлом, затвор и съемный шпиндель, взаимодействующий с затвором, снабжен демпфирующим устройством, выполненным в виде барабана с окнами, экранированными фильтрующей вставкой, и снабженный механизмом крепления во входном патрубке клапана.
Для надежного крепления барабан снабжен направляющим элементом, а механизм крепления выполнен в виде байонетного соединения входного патрубка и направляющего элемента.
Барабан может быть снабжен направляющим элементом, выполненным в виде цанги с распорным стержнем.
На фиг.1 представлен обратный клапан, продольный разрез, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1, на фиг.3 - вариант обратного клапана, продольный разрез.
На фиг.1 и 3 представлена конструкция обратного клапана в закрытом положении.
Стрелками показано направление потока рабочей среды, поступающей в барабан.
Обратный клапан (фиг.1, 2) содержит демпфирующее устройство в виде барабана 1 с окнами, экранированными фильтрующей вставкой и снабженный направляющим элементом 3, входной 2 и выходной 8 патрубки, корпус 7, затвор 5, упор 6, седло 9, съемный шпиндель 10 и привод 11. В данной конструкции использован механизм крепления в виде байонетного соединения входного патрубка и направляющего элемента. Для этого входной патрубок 2 выполнен с двумя выступами 12, а на направляющем элементе 3 предусмотрены два профилированных паза 13 для размещения упомянутых выступов.
В представленном на фиг.3 варианте обратного клапана барабан 1 снабжен направляющим элементом 3, выполненным в виде цанги с распорным стержнем 4.
Обратный клапан работает следующим образом. При движении рабочей среды по стрелке (фиг.1, 3) в нормальных условиях эксплуатации, шпиндель 10 находится в максимальном верхнем положении (вывернут), поток среды, проходя через барабан 1, фильтруется и открывает затвор 5. При этом в момент начала движения среды часть гидравлического напора теряется на барабане 1, что снижает начальный импульс открытия затвора 5 потоком среды и обеспечивает его более плавное открытие. Барабан 1 с экранированными фильтрующей вставкой окнами исключает пронос потоком среды через клапан твердых частиц, которые могли бы вызвать эрозию затвора и препятствовать нормальной работе клапана. Кроме того, если клапан установлен на входе в ядерный реактор, то попадание частиц с потоком в активную зону может привести к нарушению нормальных условий теплоотвода от твэлов. Поэтому фильтрация потока от частиц улучшает теплоотвод от твэлов.
При аварийной разгерметизации трубопроводов на входе в клапан падает давление, что вызывает инверсию потока среды и закрытие затвора 5. Так как давление падает быстро, инверсия потока также вызывает быстрое закрытие затвора. Поскольку барабан обладает гидравлическим сопротивлением, то он демпфирует и обеспечивает плавное закрытие клапана, что исключает механические удары затвора 5 о седло 9 и гидравлические удары и, следовательно, конструкция исключает повреждения и разрушения клапана и соединенных с ним трубопроводов после закрытия затвора.
Таким образом, предложенная конструкция обеспечивает фильтрацию теплоносителя от твердых частиц и тем самым нормальный теплоотвод от твэлов в условиях нормальной эксплуатации ядерного реактора и плавное без механических и гидравлических ударов закрытие клапана при аварийной разгерметизации напорных трубопроводов, расположенных до клапана по ходу движения среды.
1. Обратный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и седлом, затвор и съемный шпиндель, взаимодействующий с затвором, отличающийся тем, что клапан снабжен демпфирующим устройством, выполненным в виде барабана с окнами, экранированными фильтрующей вставкой, и снабженным механизмом крепления во входном патрубке клапана.
2. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что барабан снабжен направляющим элементом, а механизм крепления выполнен в виде байонетного соединения входного патрубка и направляющего элемента.
3. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что барабан снабжен направляющим элементом, выполненным в виде цанги с распорным стержнем.
