RU212179U1 - Клапан обратный - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к клапанам обратным, предназначенным для установки на трубопроводах, емкостях и другом оборудовании промысловых и газосборных пунктов, газоперерабатывающих заводов, подземных хранилищ газа, линейной части магистральных газопроводов, технологических обвязок компрессорных, дожимных газораспределительных и газоизмерительных станций в качестве устройств, предотвращающих обратный поток проводимой среды, преимущественно неагрессивного природного газа, содержащего жидкие углеводороды, этиленгликоль, турбинные масла, углекислый газ, метанол, воду и механические примеси. Клапан обратный содержит корпус 1 с входным и выходным отверстиями, образующими проточную часть, смонтированные в корпусе седло 2 с центральным отверстием для прохождения рабочей среды, подпружиненный затвор 3, установленный с возможностью осевого перемещения и герметичного взаимодействия с седлом 2, фиксирующую втулку 4 и уплотнительное кольцо 5. Седло 2 выполнено с резьбовым участком на наружной поверхности и с наплавкой из высокотвердого материала. Фиксирующая втулка 4 выполнена с внутренней резьбой под указанный резьбовой участок наружной поверхности седла и с внутренней взаимодействующей с уплотнительным кольцом ступенчатой поверхностью, переходящей в сферическую, а затем в коническую поверхность. Наплавка выполнена с конической поверхностью, переходящей в сферическую поверхность, сопряженную со сферической поверхностью втулки с образованием ложемента под уплотнительное кольцо 5. При этом затвор в закрытом положении взаимодействует одновременно с уплотнительным кольцом 5 и с конической поверхностью наплавки. Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении надежности работы клапана обратного за счет увеличения срока его эксплуатации до ремонта. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к клапанам обратным, предназначенным для установки на трубопроводах, емкостях и другом оборудовании промысловых и газосборных пунктов, газоперерабатывающих заводов, подземных хранилищ газа, линейной части магистральных газопроводов, технологических обвязок компрессорных, дожимных газораспределительных и газоизмерительных станций в качестве устройств, предотвращающих обратный поток проводимой среды, преимущественно неагрессивного природного газа, содержащего жидкие углеводороды, этиленгликоль, турбинные масла, углекислый газ, метанол, воду и механические примеси.

Известен клапан обратный, содержащий корпус с размещенным в нем запорным органом, состоящим из седла и затвора, и имеющий уплотнительные поверхности, клапан выполнен съемным, а затвор - тарельчатым с возможностью осевого перемещения, при этом затвор взаимодействует с дополнительно установленной упорной крышкой посредством подпружиненной направляющей, а уплотнительные поверхности выполнены по конусу и снабжены уплотнениями, выполненными из полимерного материала, например, полиуретана (патент на полезную модель РФ №88092, МПК F16K 5/02, 2000 г.).

Недостатком этого устройства является то, что уплотнительный элемент геометрически выполнен сложной формы, что затрудняет произвести ремонт оборудования в кратчайшие сроки без применения механообрабатывающего оборудования, т.к. для работоспособности данного изделия обработку уплотнительного элемента и седельной части необходимо производить за одну установку, исключая погрешности. Недостатком является длительная притирка широкой уплотнительной поверхности конуса седла и в какой-то мере затруднительная с одновременно установленным полимерным уплотнением. Еще одним недостатком изделия является ограниченный диапазон применения уплотнительного элемента из полиуретана по температурному фактору.

Известен также клапан обратный, выполненный съемным, содержащий корпус, в котором смонтированы седло и тарельчатый затвор, установленный с возможностью осевого перемещения, при этом тарельчатый затвор через направляющую, оснащенную упругим элементом в виде пружины, взаимодействует с упорной крышкой, выполненной в виде кольца, разделенного диаметральными перегородками с образованием сквозных отверстий, и в которую запрессована втулка, центрирующая направляющую, ход которой ограничен с одной стороны седлом, с другой - упорной крышкой, при этом седло выполнено съемным и крепится в цилиндрической расточке корпуса гайкой, а упорная крышка в цилиндрической расточке корпуса крепится установочными винтами. Кроме того, затвор 6 снабжен уплотнительным кольцом 16, выполненным из полимерного материала, например, из полиуретана. (патент на полезную модель РФ № 208218, МПК F16K 15/06, 2021 г.).

Недостатками этого устройства, так же как и в предыдущей полезной модели являются: затрудненный ремонт уплотнительного элемента затвора из-за сложной геометрии; широкое поле для притирки уплотнительного конуса на седле клапана; ограниченный диапазон применения уплотнения по температурному фактору. Дополнительно к вышеперечисленным недостаткам можно добавить, что уплотнительный элемент, установленный в тарелке, большую часть времени находится под действием потока среды, тем самым происходит быстрый износ уплотнительных поверхностей под воздействием механических примесей, что ведет к внеплановому ремонту клапана.

Известен обратный клапан, включающий корпус, седло с нагрузонесущим и уплотнительным участками, запорный орган, направляющий элемент, эластичную прокладку, стопорное и уплотнительное кольца, при этом нагрузонесущий и уплотнительный участки седла, контактирующие с запорным органом, и поверхность запорного органа, контактирующая с упомянутыми участками седла, выполнены по сфере, причем уплотнительный участок седла представляет собой самоуплотняющуюся манжету, верхняя часть которой заострена в сторону движения жидкости и изогнута в направлении центра клапана (патент на изобретение РФ № 2237212, МПК F16K 15/04, 2004 г.).

Данное техническое решение является наиболее близким к предложенному, поэтому принято за прототип.

Недостатком прототипа является то, что геометрические размеры и форма уплотнительной поверхности манжеты и седла сложны в своем изготовлении, при проведении ремонта необходимо производить замену всего исполнительного механизма седла с манжетой и запорного элемента для обеспечения герметичности в затворной части клапана. Недостатками данной конструкции клапана так же является ограниченный диапазон применения уплотнения по температурному фактору и быстрой износ от воздействия механических примесей в проводимо среде.

Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении надежности работы клапана обратного за счет увеличения срока его эксплуатации до ремонта.

Указанный технический результат достигается за счет того, что клапан обратный, содержит корпус с входным и выходным отверстиями, образующими проточную часть, смонтированные в корпусе седло с центральным отверстием для прохождения рабочей среды, подпружиненный затвор, установленный с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с седлом, фиксирующую втулку и уплотнительное кольцо, при этом седло выполнено с резьбовым участком на наружной поверхности и с наплавкой из высокотвердого материала, фиксирующая втулка выполнена с внутренней резьбой под указанный резьбовой участок наружной поверхности седла и с внутренней взаимодействующей с уплотнительным кольцом ступенчатой поверхностью, переходящей в сферическую, а затем в коническую поверхность, а наплавка выполнена с конической поверхностью, переходящей в сферическую поверхность, сопряженную со сферической поверхностью втулки с образованием ложемента под уплотнительное кольцо, при этом затвор в закрытом положении взаимодействует одновременно с уплотнительным кольцом и конической поверхностью наплавки.

Кроме того, втулка изготовлена из стали, наплавка изготовлена из высокотвердой стали, а уплотнительное кольцо изготовлено из полимера, устойчивого к температуре от -60°С до 250°С, а также устойчивого к бензинам, маслам и смазкам на нефтяной основе, нефти, к пресной и морской воде, в том числе кипящей, пару водяному, неагрессивному природному газу, газовому конденсату, метанолу.

Устройство иллюстрируется чертежами, где:

на фиг. 1 изображен клапан обратный, продольный разрез;

на фиг. 2 - вид А на фиг. 1;

на фиг. 3 - седло в сборе со втулкой и уплотнительным кольцом, продольный разрез;

на фиг. 4 - вид Б на фиг 3;

на фиг. 5 - седло, продольный разрез;

на фиг. 6 - вид В на фиг. 5;

на фиг. 7 - фиксирующая втулка, подольный разрез;

на фиг. 8 - вид Г на фиг. 7;

на фиг. 9 - фиксирующая втулка в аксонометрии.

Клапан обратный содержит корпус 1 с входным «а» и выходным «б» отверстиями, образующими проточную часть. В корпусе 1 смонтированы седло 2 с центральным отверстием для прохождения рабочей среды, подпружиненный затвор 3, установленный с возможностью осевого перемещения и герметичного взаимодействия с седлом 2, фиксирующую втулку 4 (далее по тексту - втулка) и уплотнительное кольцо 5.

Затвор 3 выполнен тарельчатым и герметично закреплен на штоке 6. Герметичное соединение затвора 3 и штока 6 обеспечивается за счет колец 7 из терморасширенного графита (ТРГ), установленных между ними. Затвор в сборе со штоком перемещается по втулкам скольжения 8 и 9, запрессованным, соответственно, в седло 3 и в обтекатель 10. Уплотнительная поверхность затвора выполнена с наплавкой 11 из высокотвердого материала.

Седло 2 выполнено с наплавкой 12 из высокотвердого материала. На наружной поверхности седла 2 образован резьбовой участок 13, ограниченный буртом 14. Крепление седла 2 к корпусу 1 осуществляется разъемным соединением для возможности проведения ремонтных работ, связанных, в основном, с заменой уплотнительного кольца 5 и колец 7.

Фиксирующая втулка 4 выполнена с внутренней резьбой 15 под указанный резьбовой участок 13 наружной поверхности седла 2 и с внутренней взаимодействующей с уплотнительным кольцом 5 ступенчатой поверхностью - ступени 16, переходящей в сферическую «в», а затем в коническую «г» поверхность. Втулка 4 предназначена для фиксации уплотнительного кольца 4, а ее наружная цилиндрическая поверхность предназначена для соосной установки седла 2 в корпус 1.

Коническая поверхность «г» втулки 4 предназначена для плавного выхода проводимой рабочей среды и для того, чтобы затвор 3 обеспечивал уплотнительное поле с седлом 2, не задевая при этом втулку 4, т.е. затвор с конической поверхностью «г» втулки 4 не взаимодействует. Фиксирующая втулка 4 изготовлена из стали.

Наплавка 12 выполнена с конической поверхностью «д», переходящей в сферическую поверхность «е», сопряженную со сферической поверхностью «в» втулки 4 с образованием ложемента под уплотнительное кольцо 5. Наплавка 12 изготовлена из высокотвердой стали и выполнена для повышения износостойкости уплотнительного поля седло-затвор, являющимся основным уплотнением. Кроме того, она служит в роли ограничителя сжатия уплотнительного кольца 5, применяемого в качестве дублирующего уплотнения.

Затвор 3 в закрытом положении взаимодействует одновременно с уплотнительным кольцом 5 и с конической поверхностью «е» наплавки 12.

Уплотнительное кольцо 5 изготовлено из полимера, устойчивого к температуре от -60°С до 250°С, к бензинам, маслам и смазкам на нефтяной основе, нефти, к пресной и морской воде, в том числе кипящей, пару водяному, неагрессивному природному газу, газовому конденсату, метанолу.

Клапан обратный обеспечивает герметичность закрытого затвора в направлении, противоположном технологическому потоку рабочей среды.

Клапан обратный - ремонтопригодный, восстанавливаемый. Срок службы клапана обратного - 30-40 лет.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники, известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета, не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в заявленной формуле полезной модели, т.е. совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».

Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии полезной модели указано его назначение, оно может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Перед установкой клапана обратного на трубопровод, производят сборку седла 2. Для этого в сферическую поверхность «е» наплавки 12 седла 2 устанавливают уплотнительное кольцо 5, затем навинчивают втулку 4 на резьбовой участок 13 седла 2 до упора в бурт 14. По мере навинчивания втулки 4, уплотнительное кольцо 5 располагается в ложементе, образованном сопряженными между собой сферическими поверхностями «е» и «в», а ступень 16 фиксирует уплотнительное кольцо 5 от выпадения. Собранное седло устанавливают в корпус 1 при помощи разъемных соединений. При этом наружная поверхность втулки 4 обеспечивает соосную установку седла в корпус и соосное размещение седла и корпусе.

Клапан обратный поставляется в закрытом состоянии, при котором тарельчатый затвор 3 плотно прилегает к седлу 2 основным и дублирующим уплотнительными поверхностями: «коническая поверхность наплавки седла - затвор» и «уплотнительное кольцо - затвор».

Клапан обратный работает следующим образом.

Клапан обратный устанавливают на трубопроводе по направлению потока жидкости. При повышении давления рабочая среда, преодолевая усилие пружины, отжимает затвор 3 от седла 2, который перемещается в осевом направлении вместе со штоком 6 во втулках 8 и 9, открывая клапан для прохода рабочей среды. Рабочая среда проходит через входное отверстие «а», через центральное отверстие седла 2, через проточную полость клапана и сквозные отверстия в обтекателе 10 - в выходное отверстие «б» и поступает далее в трубопровод.

При отключении линии нагнетания или аварийном обесточивании энергосистем поддержания давления затвор 3 перекрывает седло 2 под действием пружины и обратного напора рабочей среды, предотвращая поток рабочей среды в обратном направлении.

Использование заявленной полезной модели позволит повысить надежность работы клапана обратного за счет увеличения срока его эксплуатации до ремонта.

В заявленной полезной модели недостатки вышерассматриваемых клапанов устраняются следующими техническими решениями:

- с целью снижения времени и трудоемкости при проведении ремонта для обеспечения герметичности в затворе, замене подлежит только кольцо стандартного типоразмера без применения специализированного оборудования;

- за счет конструктивного исполнения уплотнения в затворе «сфера тарелки по кромке конуса седла» контакт приходится в линию, что облегчает притирку клапана;

- увеличен эксплуатационный диапазон температуры проводимой среды от минус 60 градусов до плюс 250 градусов за счет применения кольца из силикона;

- при эксплуатации клапана с рабочей средой, содержащей механические примеси, применены твердосплавные материалы (наплавки) на уплотнительных поверхностях деталей затвора, которые позволяют уменьшать износ уплотнительных поверхностей, тем самым увеличивая ресурс до проведения ремонта клапана;

Кроме того, расширяется арсенал средств определенного назначения, альтернативного известному из прототипа решению.

Claims (5)

1. Клапан обратный, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, образующими проточную часть, смонтированные в корпусе седло с центральным отверстием для прохождения рабочей среды, подпружиненный затвор, установленный с возможностью осевого перемещения и герметичного взаимодействия с седлом, фиксирующую втулку и уплотнительное кольцо, при этом седло выполнено с резьбовым участком на наружной поверхности и с наплавкой из высокотвердого материала, фиксирующая втулка выполнена с внутренней резьбой под указанный резьбовой участок наружной поверхности седла и с внутренней взаимодействующей с уплотнительным кольцом ступенчатой поверхностью, переходящей в сферическую, а затем в коническую поверхность, а наплавка выполнена с конической поверхностью, переходящей в сферическую поверхность, сопряженную со сферической поверхностью втулки с образованием ложемента под уплотнительное кольцо, при этом затвор в закрытом положении взаимодействует одновременно с уплотнительным кольцом и с конической поверхностью наплавки.

2. Клапан обратный по п. 1, отличающийся тем, что фиксирующая втулка изготовлена из стали.

3. Клапан обратный по п. 1, отличающийся тем, что наплавка изготовлена из высокотвердой стали.

4. Клапан обратный по п. 1, отличающийся тем, что уплотнительное кольцо изготовлено из полимера, устойчивого к температуре от -60°С до 250°С.

5. Клапан обратный по п. 1, отличающийся тем, что уплотнительное кольцо изготовлено из полимера, устойчивого к бензинам, маслам и смазкам на нефтяной основе, нефти, к пресной и морской воде, в том числе кипящей, пару водяному, неагрессивному природному газу, газовому конденсату, метанолу.

Images