Антипомпажный клапан осевого потока

Полезная модель относится к арматуростроению, в частности, к антипомпажным клапанам осевого потока, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и предназначена для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов. Антипомпажный клапан осевого потока состоит из жестко соединенных между собой наружного корпуса с седлом и внутреннего корпуса, расположенного осесимметрично с наружным корпусом, пружинного аккумулятора, имеющего рабочую полость и содержащего поршень, разгруженного плунжера, встроенного во внутренний корпус, привода перемещения плунжера, выполненного в виде гидроцилиндра, размещенным во внутреннем корпусе, и имеющего замкнутую автономную гидросистему питания, состоящую из емкости с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью, насоса высокого давления, обратного клапана и двух распределителей, установленных последовательно, ручного насоса, подключенного одной стороной между обратным клапаном и двумя распределителями, а другой стороной - к емкости с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью, распределителя, подключенного одной стороной к рабочей полости пружинного аккумулятора, а другой стороной - между обратным клапаном и двумя последовательно соединенными распределителями, причем, гидроцилиндр соединен через канал, выполненный в наружном корпусе клапана, и трубопровод с рабочей полостью пружинного аккумулятора, а через второй канал - с автономной гидросистемой питания, и датчика линейного перемещения поршня пружинного аккумулятора, установленного в рабочей полости аккумулятора. Полезная модель направлена на повышение точности и надежности работы клапана, повышение безопасности при эксплуатации клапана. 14 зав., 3 илл.

Полезная модель относится к арматуростроению, в частности, к антипомпажным клапанам осевого потока, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и может быть использована для регулирования и перекрытия потока рабочих сред жидкостей и газов.

Известна конструкция антипомпажного клапана осевого потока голландской фирмы MOKVELD (см. Химическое машиностроение, 2002 № 9, с.29, рис.1, 2), который состоит из жестко соединенных между собой наружного корпуса с седлом и внутреннего корпуса, расположенного осесимметрично с наружным корпусом, пружинного аккумулятора, разгруженного плунжера, встроенного во внутренний корпус, и привода перемещения плунжера от пневмоцилиндра через косозубую реечную передачу, размещенную во внутреннем корпусе. Указанная конструкция клапана имеет недостатки: высокая экологическая опасность и высокая взрывопожароопасность особенно при использовании на газопроводах из-за попадания отработанного газа в окружающую среду и наличия негерметичного штокового сальникового узла в корпусе, низкая надежность косозубой реечной передачи, большие габариты и вес пневмопривода, работающего на газе низкого давления, и необходимость иметь узел подготовки газа.

Наиболее близким техническим решением является конструкция антипомпажного клапана осевого потока ООО НПЦ «АНОД» (см. Патент РФ на полезную модель № 65161), принятого за прототип, который состоит из жестко соединенных между собой наружного корпуса с седлом и внутреннего корпуса, расположенного осесимметрично с наружным корпусом, пружинного аккумулятора, имеющего рабочую полость и содержащего поршень, разгруженного плунжера, встроенного во внутренний корпус, привода перемещения плунжера, выполненного в виде гидроцилиндра, содержащего поршень, шток и фланец со встроенным дросселем торможения, размещенным во внутреннем корпусе, и имеющего замкнутую автономную гидросистему питания, состоящую из емкости с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью, насоса высокого давления, обратного клапана и двух распределителей, установленных последовательно, ручного насоса, подключенного одной стороной между обратным клапаном и двумя распределителями, а другой стороной - к емкости с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью, распределителя, подключенного одной стороной к рабочей полости пружинного аккумулятора, а другой стороной - между обратным клапаном и двумя последовательно соединенными распределителями, причем, гидроцилиндр соединен через канал, выполненный в наружном корпусе клапана, и трубопровод с рабочей полостью пружинного аккумулятора, а через второй канал - с автономной гидросистемой питания. Указанная конструкция клапана имеет недостатки: низкая точность и надежность работы клапана, низкая живучесть клапана, низкая безопасность при эксплуатации клапана.

Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение точности и надежности работы клапана, повышение живучести и безопасности при эксплуатации клапана.

Технический результат полезной модели достигается за счет того, что в рабочей полости пружинного аккумулятора установлен датчик линейного перемещения поршня аккумулятора.

Датчик линейного перемещения поршня аккумулятора может быть выполнен индукционным.

В гидроцилиндре могут быть встроены дополнительные обратный клапан и дроссель торможения, расположенные во фланце и подсоединенные к каналу, соединяющему гидроцилиндр с рабочей полостью пружинного аккумулятора, и втулка, размещенная на штоке и упирающаяся в поршень гидроцилиндра со стороны дополнительного обратного клапана и дросселя торможения.

В канале наружного корпуса клапана может быть установлен датчик температуры.

В рабочей полости пружинного аккумулятора может быть установлен датчик температуры.

На пружинном аккумуляторе может быть установлен корпус со смотровым окном.

На корпусе со смотровым окном могут быть размещены два выключателя контроля конечных положений поршня аккумулятора.

Замкнутая автономная гидросистема питания может дополнительно содержать гидроаккумуляторы, имеющие рабочие полости, соединенные трубопроводами параллельно и подключенные между обратным клапаном и двумя распределителями.

Гидроаккумуляторы могут быть выполнены с возможностью обеспечения одним ходом не менее 3 циклов перемещения поршня гидроцилиндра привода перемещения плунжера.

Гидроаккумуляторы могут быть выполнены пневматическими.

В соединении трубопроводов, соединяющих рабочие полости гидроаккумуляторов, могут быть дополнительно установлены два сигнализатора давления.

В соединении трубопроводов, соединяющих рабочие полости гидроаккумуляторов, может быть дополнительно выполнено отверстие, заглушенное крышкой.

В соединении трубопроводов, соединяющих рабочие полости гидроаккумуляторов, могут быть дополнительно установлены два сигнализатора давления.

В емкости с рабочей жидкостью может быть дополнительно установлен сигнализатор уровня рабочей жидкости.

В соединении трубопровода, соединяющего рабочие полости гидроцилиндра и пружинного аккумулятора, может быть дополнительно выполнено отверстие, заглушенное крышкой.

Во внутреннем корпусе клапана может быть дополнительно выполнено сквозное отверстие, расположенное соосно и заглушенное обтекателем.

На фиг.1 представлен продольный разрез общего вида антипомпажного клапана осевого потока в открытом положении.

На фиг.2 представлен разрез А-А фиг.1.

На фиг.3 представлен разрез Б-Б фиг.1.

В корпусе 1 клапана установлен гидроцилиндр 2 с поршнем 3, фланцем 4 с дроссельным отверстием В и фланцем 5 с дроссельным отверстием Г (см. фиг.1). На штоке 6 установлен плунжер 7. На корпусе 1 клапана установлен пружинный гидроаккумулятор 8, рабочая полость которого соединена трубопроводом с правой полостью гидроцилиндра 2, включающий в себя поршень 9 и пакет тарельчатых пружин 10.

В рабочей полости пружинного аккумулятора 8 установлен датчик 11 линейного перемещения поршня 9. Левая полость гидроцилиндра 2 соединена с емкостью 12 с рабочей жидкостью через насос 13 высокого давления, обратный клапан 14, распределители 15 и 16. Левая полость гидроцилиндра 2 соединена также и с пневмогидроаккумуляторами 17 через распределители 15 и 16.

Слив рабочей жидкости из левой полости гидроцилиндра 2 в емкость 12 осуществляется через распределители 15 и 16.

Правая полость гидроцилиндра 2 и рабочая полость пружинного аккумулятора 8 соединены с насосом 13 высокого давления и пневмогидроаккумуляторами 17 через распределитель 18.

Параллельно насосу 13 высокого давления установлен ручной насос 19 для ручного режима управления перемещением плунжера 7.

Во фланце 5 гидроцилиндра 2 встроены обратный клапан 20 и дроссель торможения В. На штоке 6 размещена втулка 21.

Для корректировки работы датчика 11 линейного перемещения поршня 9 из-за влияния температуры окружающей среды на расширение рабочей жидкости в канале наружного корпуса 1 клапана и в рабочей полости пружинного аккумулятора 8 установлены датчики температуры 22 (см. фиг.2) и 23 (см. фиг.3).

На пружинном аккумуляторе 8 установлен корпус 24 со смотровым окном 25.

На корпусе 24 размещены два выключателя 26 и 27 контроля конечных положений поршня 9 пружинного аккумулятора 8.

В соединении трубопроводов, соединяющих рабочие полости гидроаккумуляторов 17 выполнено отверстие, заглушенное крышкой 28.

В соединении трубопроводов, соединяющих рабочие полости гидроаккумуляторов 17, установлены сигнализаторы давления 29 и 30.

В емкости 12 с рабочей жидкостью установлен сигнализатор уровня 31 рабочей жидкости.

В соединении трубопровода, соединяющего рабочие полости гидроцилиндра 2 и пружинного аккумулятора 8, выполнено отверстие, заглушенное крышкой 32.

Во внутреннем корпусе клапана выполнено сквозное отверстие, расположенное соосно и заглушенное обтекателем 33.

Антипомпажный клапан осевого потока работает следующим образом.

В открытом положении клапана рабочая среда поступает во входную полость Д с высокой пропускной способностью протекает между внутренним корпусом и наружным корпусом и выходит через выходную полость Е.

В открытом положении клапана (см. фиг.1) гидроаккумуляторами 17 через распределители 15 и 16 в левую полость гидроцилиндра 2 под высоким давлением подается рабочая жидкость. Поршень 3 вместе с закрепленным на штоке 6 плунжером 7 перемещается вправо и перекрывает проходное сечение клапана, вытесняя при этом рабочую жидкость из правой полости гидроцилиндра 2 в полость под поршнем 9 пружинного аккумулятора 8 и, заставляя поршень 9 перемещаться вверх и сжимать пакет тарельчатых пружин 10. В нужном положении поршня 9, контролируемом датчиком 11, подача рабочей жидкости гидроаккумуляторами 17 через распределители 15 и 16 в левую полость гидроцилиндра 2 прекращается.

При полном закрытии проходного сечения клапана осевого потока в конце хода втулка 21 рабочую жидкость вытесняет через дроссельное отверстие Г во фланце 5, обеспечивая торможение поршня 3. При этом обратный клапан 20 остается закрытым.

При понижении давления в гидроаккумуляторах 17 менее минимально допустимого по сигналу сигнализатора давления 29 включается насос 13. Насос 13 подает рабочую жидкость через обратный клапан 14 до повышения давления в гидроаккумуляторах 17 до максимального, при котором по сигналу сигнализатора давления 30 выключается насос 13.

Для открытия проходного сечения клапана левая полость гидроцилиндра 2 через распределители 15 и 16 соединяется с емкостью 12 с рабочей жидкостью. Под действием пакета тарельчатых пружин 10 поршень 9 перемещается вниз, вытесняя рабочую жидкость в правую полость гидроцилиндра 2 и заставляя поршень 3 перемещаться влево вместе с закрепленным на штоке 6 плунжером 7, открывая при этом клапан.

В нужном положении поршня 9, контролируемом датчиком 11, слив рабочей жидкости закрывается распределителем 16.

При полном открытии клапана в конце хода рабочая жидкость вытесняется через дроссельное отверстие В во фланце 4, обеспечивая торможение поршня 3.

При отключении электроэнергии левая полость гидроцилиндра 2 через распределители 15 и 16 соединяется с емкостью 12. Клапан полностью открывается.

Минимально допустимый уровень рабочей жидкости в емкости 12 контролируется сигнализатором уровня 31, сигнал с которого подается на пульт оператора.

Удаление воздуха из рабочих полостей гидроаккумуляторов 17 осуществляется через отверстие, выполненное в соединении трубопроводов, соединяющих рабочие полости гидроаккумуляторов 17, и заглушенное крышкой 28.

Удаление воздуха из рабочих полостей гидроцилиндра 2 и пружинного аккумулятора 8 осуществляется через отверстие, выполненное в соединении трубопровода, соединяющего рабочие полости гидроцилиндра 2 и пружинного аккумулятора 8, и заглушенное крышкой 32.

Установка в пружинном аккумуляторе датчика линейного перемещения поршня аккумулятора, установка на клапане и пружинном аккумуляторе датчиков температуры и введение в гидросистему гидроаккумуляторов повышает точность и надежность работы, а также живучесть антипомпажного клапана осевого потока. Установка в гидроцилиндре дополнительного обратного клапана, дросселя торможения и втулки повышает безопасность при эксплуатации клапана. В таких условиях достигается высокая скорость и точность срабатывания, что особенно важно для антипомпажного регулирования компрессоров.

Промышленная применимость очевидна. Опытные испытания антипомпажного клапана прошли успешно и доказали выполнение задач, указанных в полезной модели.

Формула полезной модели

1. Антипомпажный клапан осевого потока, состоящий из корпуса, состоящего из жестко соединенных между собой наружной части корпуса с седлом и внутренней части корпуса, расположенной осесимметрично с наружной частью, пружинного аккумулятора, имеющего рабочую полость и содержащего поршень, разгруженного плунжера, встроенного во внутреннюю часть корпуса, привода перемещения плунжера, выполненного в виде гидроцилиндра, содержащего поршень, шток и фланец со встроенным дросселем торможения, размещенным во внутренней части корпуса, и имеющего замкнутую автономную гидросистему питания, состоящую из емкости с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью, насоса высокого давления, обратного клапана и двух распределителей, установленных последовательно, ручного насоса, подключенного одной стороной между обратным клапаном и двумя распределителями, а другой стороной - к емкости с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью, распределителя, подключенного одной стороной к рабочей полости пружинного аккумулятора, а другой стороной - между обратным клапаном и двумя последовательно соединенными распределителями, причем гидроцилиндр соединен через канал, выполненный в наружном корпусе клапана, и трубопровод с рабочей полостью пружинного аккумулятора, а через второй канал - с автономной гидросистемой питания, отличающийся тем, что в рабочей полости пружинного аккумулятора установлен датчик линейного перемещения поршня пружинного аккумулятора.

2. Антипомпажный клапан осевого потока по п.1, отличающийся тем, что датчик линейного перемещения поршня пружинного аккумулятора выполнен индукционным.

3. Антипомпажный клапан осевого потока по п.1, отличающийся тем, что в гидроцилиндре встроены обратный клапан и дополнительный дроссель торможения, расположенные во фланце и подсоединенные к каналу, соединяющему гидроцилиндр с рабочей полостью пружинного аккумулятора, и втулка, размещенная на штоке и упирающаяся в поршень гидроцилиндра со стороны обратного клапана и дросселя торможения.

4. Антипомпажный клапан осевого потока по п.1, отличающийся тем, что в канале наружной части корпуса клапана установлен датчик температуры.

5. Антипомпажный клапан осевого потока по п.1, отличающийся тем, что в рабочей полости пружинного аккумулятора установлен датчик температуры.

6. Антипомпажный клапан осевого потока по п.1, отличающийся тем, что на пружинном аккумуляторе установлен корпус со смотровым окном.

7. Антипомпажный клапан осевого потока по п.6, отличающийся тем, что на корпусе со смотровым окном размещены два выключателя контроля конечных положений поршня пружинного аккумулятора.

8. Антипомпажный клапан осевого потока по п.1, отличающийся тем, что замкнутая автономная гидросистема питания дополнительно содержит гидроаккумуляторы, имеющие рабочие полости, соединенные трубопроводами параллельно и подключенные между обратным клапаном и двумя последовательно соединенными распределителями.

9. Антипомпажный клапан осевого потока по п.8, отличающийся тем, что гидроаккумуляторы выполнены с возможностью обеспечения одним ходом не менее 3 циклов перемещения поршня гидроцилиндра привода перемещения плунжера.

10. Антипомпажный клапан осевого потока по п.8, отличающийся тем, что гидроаккумуляторы выполнены пневматическими.

11. Антипомпажный клапан осевого потока по п.8, отличающийся тем, что в соединении трубопроводов, соединяющих рабочие полости гидроаккумуляторов, дополнительно выполнено отверстие, заглушенное крышкой.

12. Антипомпажный клапан осевого потока по п.8, отличающийся тем, что в соединении трубопроводов, соединяющих рабочие полости гидроаккумуляторов, дополнительно установлены два сигнализатора давления.

13. Антипомпажный клапан осевого потока по п.1, отличающийся тем, что в емкости с невзрывопожароопасной рабочей жидкостью дополнительно установлен сигнализатор уровня рабочей невзрывопожароопасной рабочей жидкости.

14. Антипомпажный клапан осевого потока по п.1, отличающийся тем, что в соединении трубопровода, соединяющего рабочие полости гидроцилиндра и пружинного аккумулятора, дополнительно выполнено отверстие, заглушенное крышкой.

15. Антипомпажный клапан осевого потока по п.1, отличающийся тем, что во внутренней части корпуса клапана дополнительно выполнено сквозное отверстие, расположенное соосно и заглушенное обтекателем.