RU173352U1 - Четырехходовой кран - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, предназначенной для использования в качестве устройства для изменения направления потока рабочей среды в трубопоршневых поверочных установках, входящих в состав систем измерений количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов. Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка конструкции четырехходового крана с улучшенными эксплуатационными характеристиками. В конструкции четырехходового крана применены демпфирующее устройство, устройство автоматического сброса давления и современный узел контроля утечек. Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в повышении надежности четырехходового крана в условиях реальной эксплуатации. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, предназначенной для использования в качестве устройства для изменения направления потока рабочей среды в трубопоршневых поверочных установках, входящих в состав систем измерений количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов.

Из уровня техники известен четырехходовой конический кран (изобретение США US 4286625, опубл. 01.09.1981, МПК F16K 11/083; F16K 39/06; F16K 5/16). Устройство подъемно-поворотного типа конического крана включает в себя корпус и крышку, ограничивающую камеру конического крана, которая вмещает рабочий орган, приводимый в действие линейной и угловой компонентами движения для осуществления работы крана. Для обеспечения возможности позиционирования крана относительно входного и выходного трубопроводов, определяемых корпусом крана, клапанный механизм использует внешне регулируемые средства для установки крана. Кроме того, заявлены демпфирующие элементы для приложения к крану демпфирующей силы для предотвращения ударов при окончании вращательной компоненты движения. Кроме того, заявлен привод, который функционально соединен со штоком и способен придать как линейную, так и угловую компоненту движения штоку для приподнятая, поворота и повторной установки внутри камеры крана. Заявлена также система для поддержания заданного дифференциального давления через уплотнительные элементы и компенсирования объемных изменений при смещении и установки клапана в заданное положение.

Недостатками приведенного крана являются: сложная и ненадежная система демпфирования, требующая настройки, низкая надежность и возможность внезапных отказов в работе вследствие отсутствия устройства сброса давления.

Из уровня техники также известен четырехходовой ходовой отводной кран M&J Valve, сведения о которой опубликованы в сети Интернет (http://www.mivalve.com- дата обращения 31.08.2016).

Кран имеет широкоугольный пробковый запорный элемент. Конус корпуса имеют увеличенный угол конусности (10°) по сравнению с другими (5°) коническими пробковыми запорными элементами.

На кране установлен манометр для определения герметичности уплотнений между потоками (проверка двойных уплотнений и уплотнений спускового типа). Управляющий механизм поднимает запорный элемент, поворачивает его (между эластичным переключателем и корпусом остается зазор) и затем опускает.

Применены регулируемые в полевых условиях механические фиксаторы между корпусом и переключателем. Используется механически фиксируемое мягкое уплотнение с возможностью замены в полевых условиях.

Недостатком известного технического решения является недостаточная надежность узлов уплотнения в эксплуатации из-за низкой достоверности обнаружения утечек, так как контроль герметичности проводится визуально с использование двух манометров, что является устаревшим решением. Отсутствует система автоматического сброса давления из полости корпуса, что может привести к повреждению узлов уплотнения.

Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка конструкции четырехходового крана с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в повышении надежности четырехходового крана в условиях реальной эксплуатации.

Техническая проблема решается, а указанный технический результат достигается за счет того, что четырехходовой кран содержит механически обработанный литой корпус с четырьмя патрубками, один из которых является входным патрубком, крышку, выполненную из механически обработанной отливки, стакан, установленный в корпусе, узел затвора, состоящий из пробки конической с Г-образным уплотнением и прикрепленными к ней штоком верхним и штоком нижним, демпфирующее устройство, выполненное с возможностью ручной регулировки степени демпфирования и состоящее из вентиля игольчатого и первого импульсного трубопровода, соединяющего полости стакана и корпуса, устройство автоматического сброса давления, состоящее из клапана предохранительного, настроенного на перепад давления между полостью корпуса и полостью входного патрубка, и второго импульсного трубопровода, соединяющего полости корпуса и входного патрубка, узел контроля утечек, выполненный с возможностью проведения местного и дистанционного контроля утечек в узле затвора и состоящий из дифференциального датчика давления, третьего и четвертого импульсных трубопроводов, соединяющих полости дифференциального датчика давления с полостями соответственно корпуса и входного патрубка.

Кроме того, указанный технический результат достигается в частных случаях реализации полезной модели за счет того, что:

- поверхность корпуса, контактирующая с уплотнением узла затвора, имеет коррозионностойкую наплавку;

- шток верхний и шток нижний изготовлены из поковки или проката коррозионностойкой стали с пределом текучести не менее 540 МПа;

- пробка коническая выполнена из механически обработанной отливки из низкоуглеродистой либо низколегированной стали;

- Г-образное уплотнение узла затвора изготовлено на основе смеси резиновой В-14-1 ТУ38 0051166-2015 и имеет твердость не менее 75 единиц по Шору А согласно ГОСТ 263-75;

- клапан предохранительный настроен на перепад давления между полостью корпуса и полостью входного патрубка не выше 0,4 МПа.

- дифференциальный датчик, имеющий диапазон измерения от 0 до 10 МПа с погрешностью показаний не превышающей 0,2%, оснащен жидкокристаллическим индикатором, имеющим токовый выходной сигнал от 4 до 20 мА и обеспечивающим индикацию при температуре эксплуатации от минус 40°С до плюс 40°С.

Заявляемая полезная модель может найти широкое применение в трубопоршневых поверочных установках, входящих в состав систем измерений количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов.

Заявляемое устройство поясняется чертежами, где представлены:

на фиг .1 - главный вид четырехходового крана (в разрезе);

на фиг. 2 - выносной элемент А главного вида четырехходового крана;

на фиг. 3 - выносной элемент Б главного вида четырехходового крана;

на фиг. 4 - выносной элемент В главного вида четырехходового крана;

на фиг. 5 - вид сверху четырехходового крана (в разрезе).

На чертежах обозначено:

1 - корпус;

2 - крышка;

3 - стакан;

4 - шток верхний;

5 - шток нижний;

6 - пробка коническая;

7 - Г-образное уплотнение;

8, 9, 10, 11 - планки;

12 - кольцо опорное;

13 - кольцо нажимное;

14 - шевронная резиновая манжета;

15 - крышка узла уплотнения;

16 - втулка;

17, 18 - резиновое кольцо;

19 - стойка;

20 - муфта;

21 - шпилька;

22 - фиксирующая гайка;

23 - дистанционная шайба;

24 - резиновое кольцо;

25 - вентиль игольчатый

26 - первый импульсный трубопровод;

27 - клапан предохранительный;

28 - второй импульсный трубопровод;

29 - дифференциальный датчик давления;

30 - третий импульсный трубопровод;

31 - четвертый импульсный трубопровод.

Корпус 1 (фиг. 1) представляет собой механически обработанную отливку из низкоуглеродистой либо низколегированной стали. Корпус имеет четыре патрубка: входной, выходной, левый и правый (фиг. 5)

Поверхность корпуса, контактирующая с уплотнением узла затвора, имеет коррозионностойкую наплавку.

Крышка 2 представляет собой механически обработанную отливку из низкоуглеродистой либо низколегированной стали. Стакан 3,установленный в корпусе 2, изготовлен из стального проката. Шток верхний 4 и шток нижний 5 изготовлены из поковки или проката коррозионностойкой стали, с пределом текучести не менее 540 МПа.

Пробка коническая 6, являющаяся запирающим элементом четырехходового крана, представляет собой механически обработанную отливку из низкоуглеродистой либо низколегированной стали.

Узел затвора, обеспечивающий герметичное разделение потоков в двух рабочих положениях, состоит из пробки конической 6, прикрепленных к ней штока верхнего 4 и штока нижнего 5, а также установленного в пробке Г-образного уплотнения 7 (фиг.2), закрепленного при помощи планок 8, 9 и 10, 11 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 5). Г-образное уплотнение 7 узла затвора изготовлено на основе смеси резиновой В-14-1 ТУЗ 8 0051166-98 и имеет твердость не менее 75 единиц по Шору А согласно ГОСТ 263-75.

Узел уплотнения штока верхнего 4 состоит из кольца опорного 12, кольца нажимного 13 и пяти шевронных резиновых манжет 14, а также крышки узла уплотнения 15 и втулки 16 (фиг. 3).

Разъем соединения «корпус 1 - крышка 2» уплотняется посредством резинового кольца 24 круглого сечения. Фланец корпуса 1 соединен с фланцем крышки 2 посредствам шпилечного соединения, состоящего из восемнадцати шпилек М52. Соединения «стакан 3 - корпус 1» и «стакан 3 - шток нижний 5» уплотняются посредством резиновых колец 17 и 18 круглого сечения. Для крепления элементов привода (на фигурах привод не показан) к крану предусмотрена стойка 19.

Узел сочленения штока верхнего 4 крана с приводом состоит из муфты 20, шпилек 21, передающих усилие от привода к узлу затвора крана, фиксирующих гаек 22 и дистанционной шайбы 23 (фиг. 4).

Демпфирующее устройство, включающее вентиль игольчатый 25 и первый импульсный трубопровод 26, обеспечивает плавность хода при перемещении подвижных элементов узла затвора.

Устройство автоматического сброса давления из внутренней полости корпуса во входной патрубок состоит из второго импульсного трубопровода 28 и клапана предохранительного 27.

Узел контроля утечек, обеспечивающий дистанционный и местный контроль утечек, оснащен дифференциальным датчиком давления 29, третьим импульсным трубопроводом 30 и четвертым импульсным трубопроводом 31, которые соединяют полости дифференциального датчика давления с полостями соответственно корпуса и входного патрубка.

Дифференциальный датчик давления 29 имеет диапазон измерения от 0 до 10 МПа, оснащен жидкокристаллическим индикатором, обеспечивающим индикацию при температуре эксплуатации от минус 40°С до плюс 40°С. Основная приведенная погрешность показаний не превышает 0,2%. Используемый токовый выходной сигнал - от 4 до 20 мА.

Четырехходовой кран имеет два рабочих положения:

- в первом рабочем положении (соответствует положению пробки конической 6 на фиг. 5) поток среды направлен из входного патрубка корпуса в правый, далее проходя по трубопоршневой поверочной установке (на фигурах не показана), поток попадает в левый патрубок, а из него в выходной патрубок;

- во втором рабочем положении поток направлен из входного патрубка в левый, далее проходя по трубопоршневой поверочной установке, поток среды попадает в правый патрубок, а из него в выходной.

Узел затвора герметично разделяет потоки в обоих положениях.

Для переключения крана из в первого рабочего положения во второе узел затвора совершает следующий цикл:

- ход вверх по оси штока на 65 мм;

- поворот на угол 90°;

- ход вниз по оси штока до упора с фиксацией конечного положения.

При повторной команде узел затвора совершает обратный цикл с возвратом в исходное положение. Траектория, величина и время перемещения запорного органа в рамках цикла перестановки из одного крайнего положения в другое обеспечивается приводом.

Герметичность разделения потоков обеспечивается за счет Г-образного уплотнения 7, которое прижимается к конической поверхности корпуса при опускании узла затвора вниз.

Для обеспечения плавности хода узла затвора, при переключении крана из одного положения в другое, в конструкции предусмотрено демпфирующее устройство. Полости стакана 3 и корпуса 1 связаны первым импульсным трубопроводом 26. При перемещении узла затвора вверх жидкость из полости корпуса нагнетается в полость стакана, проходя через вентиль игольчатый 25. При перемещении узла затвора вниз, жидкость из полости стакана 3 вытесняется в полость корпуса 1. Степень демпфирования регулируется вручную с помощью вентиля игольчатого 25.

Для исключения возникновения в средней полости корпуса крана давления свыше допустимого, которое может возникнуть в замкнутом пространстве из-за теплового расширения рабочей среды под воздейстием внешних факторов (например, солнечная радиация) в конструкции крана предусмотрен узел автоматического сброса давления из корпуса во входной патрубок. При перепаде давления между полостью корпуса и входного патрубка не выше 0,4 МПа происходит открытие клапана 27 и автоматический сброс давления во входной патрубок.

Применение демпфирующего устройства и узла автоматического сброса давления снижает нагрузки на узлы крана и повышает его надежность при эксплуатации.

Для местного и дистанционного контроля наличия утечек в узле затвора кран оснащен узлом контроля утечек, принцип действия которого основан на замере разницы давлений во входном патрубке и в полости корпуса 1 между крышкой 2 и опущенной в одно из крайних положений пробкой конической 6.

После того как запирающий элемент переместился в одно из крайних положений и произошел контакт уплотнительных поверхностей запирающего элемента и корпуса, запирающий элемент опускается вниз еще на некоторую величину, вследствие чего происходит уменьшение давления в полости между крышкой 2 и пробкой конической 6 по сравнению с давлением в системе. При наличии протечек значения давлений в патрубке и корпусе сравняются.

Дистанционный контроль утечки осуществляется посредством контроля показаний дифференциального датчика давления 29, который преобразует значение разницы давлений в унифицированный токовый сигнал и цифровой сигнал в стандарте протокола HART. Также дифференциальный датчик давления 29 оснащен местной индикацией значения перепада давления между входным патрубком и полостью корпуса.

Узел контроля утечек обеспечивает высокую достоверность контроля утечек в затворе и позволяет проводить его на удаленном доступе по сети Интернет. Узел контроля утечек обеспечивает своевременное проведение восстановления работоспособного состояния четырехходового крана, что повышает его надежность.

В полезной модели достигнуто повышение надежности в условиях реальной эксплуатации за счет снижения нагрузок на узлы четырехходового крана и высокой достоверности контроля утечек.

Claims (7)

1. Четырехходовой кран, содержащий механически обработанный литой корпус с четырьмя патрубками, один из которых является входным патрубком, крышку, выполненную из механически обработанной отливки, стакан, установленный в корпусе, узел затвора, состоящий из пробки конической с Г-образным уплотнением и прикрепленными к ней штоком верхним и штоком нижним, демпфирующее устройство, выполненное с возможностью ручной регулировки степени демпфирования и состоящее из вентиля игольчатого и первого импульсного трубопровода, соединяющего полости стакана и корпуса, устройство автоматического сброса давления, состоящее из клапана предохранительного, настроенного на перепад давления между полостью корпуса и полостью входного патрубка, и второго импульсного трубопровода, соединяющего полости корпуса и входного патрубка, узел контроля утечек, выполненный с возможностью проведения местного и дистанционного контроля утечек в узле затвора и состоящий из дифференциального датчика давления, третьего и четвертого импульсных трубопроводов, соединяющих полости дифференциального датчика давления с полостями соответственно корпуса и входного патрубка.

2. Четырехходовой кран по п. 1, отличающийся тем, что поверхность корпуса, контактирующая с уплотнением узла затвора, имеет коррозионностойкую наплавку.

3. Четырехходовой кран по п. 1, отличающийся тем, что шток верхний и шток нижний изготовлены из поковки или проката коррозионностойкой стали с пределом текучести не менее 540 МПа.

4. Четырехходовой кран по п. 1, отличающийся тем, что пробка коническая выполнена из механически обработанной отливки из низкоуглеродистой либо низколегированной стали.

5. Четырехходовой кран по п. 1, отличающийся тем, что Г-образное уплотнение узла затвора изготовлено на основе смеси резиновой В-14-1 ТУ38 0051166-2015 и имеет твердость не менее 75 единиц по Шору А согласно ГОСТ 263-75.

6. Четырехходовой кран по п. 1, отличающийся тем, что клапан предохранительный настроен на перепад давления между полостью корпуса и полостью входного патрубка не выше 0,4 МПа.

7. Четырехходовой кран по п. 1, отличающийся тем, что дифференциальный датчик, имеющий диапазон измерения от 0 до 10 МПа с погрешностью показаний не превышающей 0,2%, оснащен жидкокристаллическим индикатором, имеющим токовый выходной сигнал от 4 до 20 мА и обеспечивающим индикацию при температуре эксплуатации от минус 40°C до плюс 40°C.

Images