CZ289213B6 - Uzavírací obousměrná armatura s automatickým přepouątěcím zařízením - Google Patents

Abstract

Uzav rac obousm rn armatura s automatick²m p°epou t c m za° zen m pro ochranu uzav°en ho meziprostoru proti zv² en p°etlaku nad stanovenou mez sest v z t lesa (1), v ka (2) a uzav rac ho prvku (3), v n m je um st no automatick p°epou t c za° zen (6), jeho pouzdro (7) je opat°eno v lcov²m otvorem (8), ve kter m je suvn ulo ena dvojice t snic ch sedel (9, 9'), p°itla ovan²ch z obou stran na uzav rac kuli ku (10) pomoc pru in (11, 11'), op°en²ch o dorazy (12, 12').\

Description

Vynález se týká uzavírací obousměrné armatury s automatickým přepouštěcím zařízením pro ochranu uzavřeného meziprostoru proti zvýšení přetlaku nad stanovenou mez, určené k použití v ropném, plynárenském a chemickém průmyslu, energetice a vodohospodářství.

Dosavadní stav techniky

Ohřevem tekutiny, která se nachází v uzavřeném prostoru, dochází ke zvýšení jejího tlaku, jež může být enormní zvláště u kapalin, jejichž teplotní objemová roztažnost je řádově vyšší než jejich tlaková objemová stlačitelnost.

U průmyslových armatur, například šoupátek, kulových kohoutů, nebo obecně dvousedlových armatur, může v jejich uzavřeném stavu dojít k dokonalému, těsnému uzavření jejich středního, mezisedlového prostoru tělesa a víka.

Aby ohřevem, v důsledku vnějších tepelných vlivů, zejména slunečního záření, nedošlo v tomto těsně uzavřeném meziprostoru k nežádoucímu, nekontrolovatelnému zvýšení tlaku pracovní tekutiny, jež by mohlo vyvolat nepřípustné deformace, případně destrukci armatury, provádí se propojení tohoto meziprostoru s hrdlovými prostory armatury, navazujícími na připojené potrubí.

Nejjednodušším známým řešením takového propojení je přímé jednostranné spojení meziprostoru se vstupním hrdlovým prostorem armatury pomocí otvoru nebo trubky.

Nevýhodou tohoto řešení je, že neumožňuje změnu směru proudění pracovní tekutiny a těsnosti uzávěru.

Další známá řešení tohoto problému využívají zařízení, která pracují na principu dvoučinného ventilu, nebo propojení se dvěma uzavíracími ventily, která vykazují rovněž nevýhody.

Tak řešení na principu dvoučinného ventilu sice umožňuje samočinné funkční nastavení, nezaručuje však těsnost při nízkých průtočných množstvích a přetlacích.

Nevýhodou propojení se dvěma uzavíracími ventily je, že při změně směru proudění pracovní tekutiny a těsnosti uzávěru, je nutno provést změnu správného funkčního nastavení zařízení ručně a nutnost jeho umístění vně armatury.

Podstata vynálezu

Nevýhody a nedostatky známých konstrukčních řešení v podstatné míře odstraňuje vynález, který je uzavírací obousměrná armatura, sestávající z tělesa, víka, uzavíracího prvku a přepouštěcího zařízení pro ochranu uzavřeného meziprostoru proti zvýšení přetlaku nad stanovenou mez, jehož podstata spočívá v tom, že pouzdro přepouštěcího zařízení je opatřeno válcovým otvorem, ve kterém je suvně uložena dvojice těsnicích sedel, přitlačovaných z obou stran na uzavírací kuličku pomocí pružin, opřených o dorazy.

Další podstatou vynálezu je, že přepouštěcí zařízení je umístěno v uzavíracím prvku armatury.

-1 CZ 289213 B6

Další podstatou vynálezu je, že přepouštěcí zařízení je uloženo v průchozím otvoru uzavíracího prvku, opatřeném čelním těsnicím výkružkem, vnitřním závitem, rozváděči komorou, do níž ústí propojovací otvor z meziprostoru armatury, naváděcím kuželem a válcovou těsnicí plochou.

Další podstatou vynálezu je, že pouzdro přepouštěcího zařízení je opatřeno jednostranným vnějším závitem, šestihrannou hlavou, čelním těsnicím nákružkem, obvodovou drážkou, soustavou radiálních otvorů uprostřed válcového otvoru a oboustrannými vnitřními závity, navazujícími prostřednictvím náběhových kuželů na válcový otvor.

Další podstatou vynálezu je, že přepouštěcí zařízení je v průchozím otvoru uzavíracího prvku armatury utěsněno pomocí těsnění, uloženého mezi čelním těsnicím nákružkem pouzdra přepouštěcího zařízení a čelním těsnicím výkružkem uzavíracího prvku armatury a pomocí těsnicího kroužku, uloženého v obvodové drážce pouzdra přepouštěcího zařízení proti válcové těsnicí ploše uzavíracího prvku armatury.

Další podstatou vynálezu je, že těsnicí sedla jsou opatřena sběrným srážením, čelní opěrnou a dorazovou plochou pružin a dorazů, vnitřní kuželovou těsnicí plochou a dorazovou hranou kuličky.

A konečnou podstatou vynálezu je, že dorazy jsou opatřeny vnějším závitem, čelní opěrnou plochou a vodicí plochou pružin, čelní dorazovou plochou těsnicích sedel, průchozí dírou a čelní radiální drážkou.

Výhody řešení podle vynálezu spočívají v tom, že zabezpečuje automatické přepouštění pracovní tekutiny z uzavřeného meziprostoru do vstupního hrdlového prostoru uzavírací obousměrné armatury, jako ochranu proti zvýšení přetlaku v uzavřeném meziprostoru oproti tlaku ve vstupním hrdlovém prostoru armatury nad stanovenou mez, a to bez ohledu na směr a velikost průtoku pracovní tekutiny a tlakového spádu na uzavíracím prvku armatury, při zajištění dokonalé těsnosti vstupního hrdlového prostoru a meziprostoru vůči výstupnímu hrdlovému prostoru uzavřené armatury, a celém rozsahu od minimálních až do maximálně přípustných hodnot průtoku pracovní tekutiny a tlakového spádu na uzavíracím prvku armatury.

Řešení podle vynálezu zabezpečuje automatické přepouštění pracovní tekutiny z uzavřeného meziprostoru do vstupního hrdlového prostoru zavírací obousměrné armatury a tím pokles tlaku v meziprostoru, rovněž při poklesu tlaku ve vstupním hrdlovém prostoru armatury tak, že přetlak v uzavřeném meziprostoru oproti tlaku ve vstupním hrdlovém prostoru armatury nikdy nepřevyšuje stanovenou mez, což zabezpečuje snížení třecích a ovládacích sil při otevírání armatury a zvyšuje její životnost.

Řešení podle vynálezu navíc umožňuje umístění automatického přepouštěcího zařízení, bez nutnosti jeho ručního funkčního nastavení při změnách směru proudění pracovní tekutiny a těsnosti uzávěru, v uzavíracím prvku armatury a tím vyloučení možnosti jeho vnějšího poškození, úniku pracovní tekutiny do okolního prostředí, nebo neodborného zásahu do jeho funkce, přičemž kontrola jeho správné funkce zvenčí je možná měřením tlaku a tlakováním uzavřeného meziprostoru armatury prostřednictvím odkalovacího nebo odvzdušňovacího otvoru.

Přehled obrázků na výkresech

Příklad konkrétního provedení vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde na obr. 1 je osový řez uzavíracím obousměrným šoupátkem s automatickým přepouštěcím zařízením podle vynálezu a na obr. 2 je detail umístění a provedení automatického přepouštěcího zařízení pro ochranu uzavřeného meziprostoru proti zvýšení přetlaku nad stanovenou mez, z obr. 1.

-2CZ 289213 B6

Příklad provedení vynálezu

Uzavírací obousměrné šoupátko podle vynálezu sestává z tělesa L víka 2 a uzavíracího prvku 3, ve kterém je umístěno automatické přepouštěcí zařízení 6, jehož pouzdro 7 je opatřeno válcovým otvorem 8, ve kterém je suvně uložena dvojice těsnicích sedel 9, 9', přitlačovaných z obou stran na uzavírací kuličku 10 pomocí pružin 11, 1Γ, opřených o dorazy 12, 12'. Přepouštěcí zařízení 6 je uloženo v průchozím otvoru 13 uzavíracího prvku 3 šoupátka, opatřeném čelním těsnicím výkružkem 14, vnitřním závitem 15, rozváděči komorou 16, do níž ústí propojovací otvor 17 z meziprostoru 4 šoupátka, naváděcím kuželem 18 a válcovou těsnicí plochou 19. Pouzdro 7 přepouštěcího zařízení 6 je opatřeno jednostranným vnějším závitem 20, šestihrannou hlavou 21, čelním těsnicím nákružkem 22, obvodovou drážkou 23, soustavou radiálních otvorů 24 uprostřed válcového otvoru 8 a oboustrannými vnitřními závity 25, 25', navazujícími prostřednictvím náběhových kuželů 26, 26' na válcový otvor 8. Přepouštěcí zařízení 6 je v průchozím otvoru 13 uzavíracího prvku 3 šoupátka utěsněno pomocí těsnění 27, uloženého mezi čelním těsnicím nákružkem 22 pouzdra 7 přepouštěcího zařízení 6 a čelním těsnicím výkružkem 14 uzavíracího prvku 3 šoupátka a pomocí těsnicího kroužku 28, uloženého v obvodové drážce 23 pouzdra 7 přepouštěcího zařízení 6 proti válcové těsnicí ploše 19 uzavíracího prvku 3 šoupátka. Těsnicí sedla 9, 9' jsou opatřena sběrným srážením 29, čelní opěrnou a dorazovou plochou 30 pružin 1_1, 11' a dorazů 12, 12', vnitřní kuželovou těsnicí plochou 31 a dorazovou hranou 32 uzavírací kuličky JO. Dorazy 12, 12' jsou opatřeny vnějším závitem 33, čelní opěrnou plochou 34 a vodicí plochou 35 pružin H, 1Γ, čelní dorazovou plochou 36 těsnicích sedel 9, 9', průchozí dírou 37 a čelní radiální drážkou 38.

Jestliže uzavírací prvek 3 šoupátka je v otevřené poloze, jsou hrdlové prostory 5, £ a meziprostor 4 šoupátka navzájem propojeny, tlaky v nich vyrovnány a těsnicí sedla 9, 9' přepouštěcího zařízení 6, svírající kuličku 10 pomocí pružin H, JT, jsou ve střední poloze dle obr. 2.

Při uzavření šoupátka a vzniku tlakového spád na uzavíracím prvku 3 šoupátka, to je mezi vstupním hrdlovým prostorem kupříkladu 5 a výstupním hrdlovým prostorem 51 šoupátka, posune se dvojice těsnicích sedel 9, 9', těsně svírajících uzavírací kuličku 10 pomocí pružin 11, 11'. ve směru tlakového spáru, působícího na ně přes průchozí otvory 37 dorazů 12, 12', až těsnicí sedlo 9' dosedne svou čelní opěrnou a dorazovou plochou 30 na čelní dorazovou plochu 36 dorazu 12', přičemž těsnost vstupního hrdlového prostoru 5 a meziprostoru 4 vůči výstupnímu hrdlovému prostoru 5' šoupátka je zajištěna samotěsnicím účinkem uzavírací kuličky 10 na vnitřní kuželové těsnicí ploše 31 těsnicího sedla 9' a dotěsňovacím účinkem pružiny 11, případně tlakového spádu na těsnicím sedle 9.

Ke stejnému těsnicímu účinku, avšak v opačném smyslu dojde, jestliže tlakový spár na uzavřeném uzavíracím prvku 3 šoupátka bude mít opačný smysl, to je, že vstupním se stane hrdlový prostor y a výstupním hrdlový prostor 5 šoupátka, neboť vnitřní prostor a součásti přepouštěcího zařízení 6 jsou řešeny symetricky.

Jestliže v uzavřeném meziprostoru 4 šoupátka dojde, například ohřevem pracovní tekutiny vlivem slunečního záření, ke zvýšení přetlaku oproti tlaku ve vstupním hrdlovém prostoru kupříkladu 5 šoupátka nad stanovenou mez, odsune se těsnicí sedlo 9 od uzavírací kuličky 10 vlivem zvýšeného přetlaku z meziprostoru 4, působícího přes propojovací otvor 17. rozváděči komoru 16 uzavíracího prvku 3 šoupátka a soustavu radiálních otvorů 24 pouzdra 7 přepouštěcího zařízení 6, na mezikruží těsnicího sedla 9 mezi válcovým otvorem 8 pouzdra 7 přepouštěcího zařízení 6 a obvodem uzavírací kuličky 10 v místě styku s vnitřní kuželovou těsnicí plochou 31 těsnicího sedla 9 a vzniklou spárou a průchozí dírou 37 dorazu 12 se přepustí určité množství pracovní tekutiny z meziprostoru 4 do vstupního hrdlového prostoru 5, potřebné ke snížení přetlaku v meziprostoru 4 oproti tlaku ve vstupním hrdlovém prostoru 5 šoupátka pod stanovenou mez, přičemž těsnost vstupního hrdlového prostoru 5 a meziprostoru 4 vůči

-3CZ 289213 B6 výstupnímu hrdlovému prostoru £ šoupátka zůstává, vlivem samotěsnicího účinku uzavírací kuličky 10 ve vnitřní kuželové těsnicí ploše 31 těsnicího sedla 9'. zachována.

Ke stejnému způsobu přepuštění pracovní tekutiny dojde rovněž při poklesu tlaku ve vstupním hrdlovém prostoru kupříkladu 5 oproti tlaku v uzavřeném meziprostoru 4 šoupátka pod stanovenou mez a jeho důsledkem je pokles tlaku v meziprostoru 4 šoupátka, neboť přepouštěcí zařízení 6 zabezpečuje, že přetlak v uzavřeném meziprostoru 4 oproti tlaku ve vstupním hrdlovém prostoru 5 šoupátka nitky nepřevyšuje stanovenou mez.

Ke stejnému způsobu přepouštění pracovní tekutiny z uzavřeného meziprostoru 4 do vstupního hrdlového prostoru, s následným snižováním tlaku v meziprostoru 4 šoupátka, dochází i v případě, že vstupním se stane hrdlový prostor 51 a výstupním hrdlový prostor 5, přičemž k přepouštění dochází ať již vlivem zvýšení přetlaku v uzavřeném meziprostoru 4 oproti tlaku ve vstupním hrdlovém prostoru 51 šoupátka nad stanovenou mez, tak i vlivem poklesu tlaku ve vstupním hrdlovém prostoru 51 oproti tlaku v uzavřeném meziprostoru 4 šoupátka pod stanovenou mez.

Průmyslová využitelnost

Uzavíracích obousměrných armatur s automatickým přepouštěcím zařízením podle vynálezu lze využít v potrubních systémech ropného, plynárenského a chemického průmyslu, energetiky a vodohospodářství. Zvlášť vhodné je jejich použití v systémech pro zpracování a dopravu kapalin, s instalací v místech působení vnějších tepelných vlivů, například slunečního záření.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Uzavírací obousměrná armatura, sestávající z tělesa, víka, uzavíracího prvku a přepouštěcího zařízení pro ochranu uzavřeného meziprostoru proti zvýšení přetlaku nad stanovenou mez, vyznačující se tím, že pouzdro (7) přepouštěcího zařízení (6) je opatřeno válcovým otvorem (8), ve kterém je suvně uložena dvojice těsnicích sedel (9, 9'), přitlačovaných z obou stran na uzavírací kuličku (10) pomocí pružin (11,1Γ), opřených o dorazy (12,12').
2. 2. Uzavírací obousměrná armatura podle nároku 1, vyznačující se tím, že přepouštěcí zařízení (6) je umístěno v uzavíracím prvku (3) armatury.
3. 3. Uzavírací obousměrná armatura podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že přepouštěcí zařízení (6) je uloženo v průchozím otvoru (13) uzavíracího prvku (3) armatury, opatřeném čelním těsnicím výkružkem (14), vnitřním závitem (15), rozváděči komorou (16), do níž ústí propojovací otvor (17) z meziprostoru (4) armatury, naváděcím kuželem (18) a válcovou těsnicí plochou (19).
4. 4. Uzavírací obousměrná armatura podle nároků laž3, vyznačující se tím, že pouzdro (7) přepouštěcího zařízení (6) je opatřeno jednostranným vnějším závitem (20), šestihrannou hlavou (21), čelním těsnicím nákružkem (22), obvodovou drážkou (23), soustavou radiálních otvorů (24) uprostřed válcového otvoru (8) a oboustrannými vnitřními závity (25, 25'), navazujícími prostřednictvím náběhových kuželů (26,26') na válcový otvor (8).
5. 5. Uzavírací obousměrná armatura podle nároků laž4, vyznačující se tím, že přepouštěcí zařízení (6) je v průchozím otvoru (13) uzavíracího prvku (3) armatury utěsněno

   -4CZ 289213 B6 pomocí těsnění (27), uloženého mezi čelním těsnicím nákružkem (22) pouzdra (7) přepouštěcího zařízení (6) a čelním těsnicím výkružkem (14) uzavíracího prvku (3) armatury a pomocí těsnicího kroužku (28), uloženého v obvodové drážce (23) pouzdra (7) přepouštěcího zařízení (6) proti válcové těsnicí ploše (19) uzavíracího prvku (3) armatury.
6. 6. Uzavírací obousměrná armatura podle nároků laž5, vyznačující se tím, že těsnicí sedla (9, 9') jsou opatřena sběrným sražením (29), čelní opěrnou a dorazovou plochou (30) pružin (11, 11') a dorazů (12, 12'), vnitřní kuželovou těsnicí plochou (31) a dorazovou plochou (32) uzavírací kuličky (10).
7. 7. Uzavírací obousměrná armatura podle nároků laž6, vyznačující se tím, že dorazy (12,12') jsou opatřeny vnějším závitem (33), čelní opěrnou plochou (34) a vodicí plochou (35) pružin (11, 11'), čelní dorazovou plochou (36) těsnicích sedel (9, 9'), průchozím otvorem (37) a čelní radiální drážkou (38).