Імпульсно-запобіжний пристрій

Імпульсно-запобіжний пристрій, що містить працюючий за схемою "розвантаження" головний запобіжний клапан, імпульсний клапан, клапан настроювання й допоміжну арматуру, який відрізняється тим, що в ньому імпульсний клапан виконаний з можливістю здійснення одночасної подачі робочого середовища на золотник і на чутливий елемент, які встановлені в корпусі імпульсного клапана і відділені один від іншого, не порушуючи роботу імпульсного клапана, при цьому чутливий елемент виконаний у вигляді сильфона. (19) (21) u201005242 (22) 29.04.2010 (24) 25.01.2011 (46) 25.01.2011, Бюл.№ 2, 2011 р. (72) ВІЗЕРСЬКИЙ В'ЯЧЕСЛАВ ОЛЕКСІЙОВИЧ, ДЕРЕВ'ЯНЧЕНКО ВАЛЕРІЙ ТРОХИМОВИЧ, НЕВЕРОВА АНТОНІНА ПАВЛІВНА, ТАРНАВСЬКИЙ МИКОЛА МИКОЛАЙОВИЧ, СОБКО ОЛЕГ ІВАНОВИЧ (73) ЗАКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "КИЇВСЬКЕ ЦЕНТРАЛЬНЕ КОНСТРУКТОРСЬКЕ БЮРО АРМАТУРОБУДУВАННЯ" 3 нуть використати різні конструктивні пристрої, що допомагають підйому золотника. Причиною малих питомих зусиль ущільнення у цьому ПС є мала площа чутливого елемента (золотника), тобто площа, на яку впливає тиск, у цьому випадку, вона обмежена окружністю діаметром рівним середньому діаметру ущільнювальної поверхні; - складності у забезпеченні високої чутливості (здатності відкриватися на повний хід у межах допустимого перевищення тиску, незважаючи на можливе залипання в затворі) і надійності; - труднощі у забезпеченні спрацьовування у вузькому діапазоні тисків - наслідок малої ефективної площі чутливого елемента (золотника). Відома конструкція ІЗП по патенті Патент UA № 1942, F16 К 1/00 [2], що прийнята за прототип. ІЗП складається з головного запобіжного клапана, імпульсного клапана з подачею робочого середовища під золотник і пружинним навантаженням, оснащеним електромагнітом та сигналізатором положення запірного органа, з'єднувальних трубопроводів та клапана настроювання, з'єднаного з імпульсним клапаном. Клапан настроювання складається з розподільного керованого середовищем клапана із трьома патрубками, один з яких з'єднаний із захисною системою, другий - зі входом імпульсного клапана, а третій - зі стороннім джерелом тиску. До недоліків конструкції прототипу варто віднести: - конструкція не забезпечує закриття після спрацьовування при досягненні тиску нижче 0,8 робочого тиску; - складності у забезпеченні необхідної високої герметичності у затворі імпульсного клапана; - конструкція не має високої чутливості та надійності; - мала площа чутливого елемента (золотника) в ПС не дозволяє забезпечити спрацьовування у вузькому діапазоні тисків. Завданням винаходу є створення конструкції ІЗП, що працює за схемою «розвантаження», що забезпечує підвищену чутливість і надійність, розширену область застосування - можливість забезпечити спрацьовування навіть у вузькому діапазоні тисків, досягнення тиску закриття після спрацьовування не нижче 0,9-0,95 робочого тиску та забезпечуючого незалежність роботи від величини протитиску за допомогою застосування в ІК чутливого елемента (сильфона) з ефективною площею більше площі, чим ПС з подачею робочого середовища під золотник, у якому чутливим елементом є сам золотник. Технічним результатом заявленого технічного рішення є створення працюючої за схемою «розвантаження» нової блокової конструкції ІЗП, оснащеним ПС подачею робочого середовища на золотник та чутливий елемент. Поставлене завдання й технічний результат досягається тим, що в заявленій конструкції Імпульсно-запобіжного пристрою, що містить працюючий за схемою «розвантаження» головний запобіжний клапан, імпульсний клапан, клапан настроювання й допоміжну арматуру, імпульсний 56580 4 клапан виконаний з можливістю здійснення одночасної подачі робочого середовища на золотник і на чутливий елемент, які встановлені в корпусі імпульсного клапана і відділені один від іншого, не порушуючи роботу імпульсного клапана, при цьому чутливий елемент виконаний у вигляді сильфона. Суттю технічного рішення заявленої конструкції є створення конструкції, у якій у якості ІК використовується клапан прямої дії з одночасною подачею робочого середовища на золотник і на чутливий елемент (сильфон), у корпусі якого встановлені золотник та чутливий елемент (сильфон) і вони відділені один від іншого, при цьому не порушуючи основного принципу роботи клапана. Спільні суттєві конструктивні ознаки заявленої конструкції: працюючий за схемою «розвантаження» головний запобіжний клапан, імпульсний клапан, клапан настроювання й елементи трубного з'єднання між ПС і ГК . Суттєві відмінні ознаки конструкції ІЗП наступні: - імпульсний клапан виконаний з можливістю здійснення одночасної подачі робочого середовища на золотник і на чутливий елемент; - золотник і чутливий елемент установлені в корпусі імпульсного клапана та відділені один від іншого; - золотник і чутливий елемент не порушують роботу імпульсного клапана; - чутливий елемент виконаний у вигляді сильфона. Суттєві відмінні ознаки заявленого технічного рішення, разом із спільними з прототипом конструктивними ознаками, забезпечують досягнення технічного результату, а саме: підвищення чутливості й надійності, збільшення тиску закриття до 0,95Рр, одержання підвищеної герметичності у затворі ПС. Це досягається створенням працюючої за схемою «розвантаження» нової блокової конструкції імпульсно-запобіжного пристрою, у якій ПС забезпечує одночасну подачу робочого середовища на золотник та на чутливий елемент (сильфон). Чутливим елементом у цьому ПС служить сильфон з ефективною площею Рэф і площею впливу робочого середовища на чутливий елемент F= Рэф - Fcp, що більше, ніж у клапанів з подачею під золотник. Застосування таких чутливих елементів з великою ефективною площею є доцільним внаслідок значного збільшення чутливості, надійності й точності спрацьовування ІК(ІЗП). Нова конструкція імпульсно-запобіжного пристрою забезпечує підвищену чутливість і надійність ІК(ІЗП) внаслідок великої площі чутливого елемента, а також забезпечує підвищену герметичність у затворі, завдяки подачі тиску на золотник та забезпечує незалежність роботи ІК від величини протитиску. По характеру роботи ПС з подачею тиску на золотник та на чутливий елемент (сильфон), є клапаном пропорційної дії. На фіг. 1 представлена принципова схема заявленого ІЗП з імпульсним клапаном з подачею 5 робочого тиску на золотник й одночасно на чутливий елемент (сильфон). Імпульсно-запобіжний пристрій складається зі зібраних у блок головного клапана 1, імпульсного клапана 2 і клапана настроювання 3, з'єднаних трубопроводами. Головний клапан 1 складається з корпуса 4, золотника 5, напрямної втулки 6, вхідного патрубка 7, вихідного патрубка 8 і патрубка 9 скидання (подачі) робочого середовища з(в) надпоршневої порожнини «А». Імпульсний клапан 2 складається з корпуса 10, у якому встановлений золотник 11 та чутливий елемент (сильфон) 12, які відділені один від іншого, дроселя 13 постійного перетину, установленого в корпусі 4; сідла 14, пружини 15, штока 16, вхідного патрубка 17, патрубка 18 подачі (скидання) робочого середовища з (в) імпульсного клапана 2 в(з) надпоршневу порожнину «А» головного клапана 1. Імпульсний клапан 2 оснащений електромагнітом 19. Клапан настроювання 3 містить вхідний патрубок 20 подачі робочого середовища, вхідний патрубок 21 для приєднання стороннього джерела тиску, (патрубок 21 після настроювання клапана настроювання 3 при нормальній експлуатації закритий заглушкою 22). Патрубок 23 клапана настроювання з'єднаний із вхідним патрубком 17 імпульсного клапана трубопроводом 24. Патрубок 9 головного клапана з'єднаний з патрубком 18 ІК трубопроводом 25, а вихідний патрубок 27 у сідлі ПС- з вихідним патрубком 8 головного клапана трубопроводом 26. Головний клапан 1 та імпульсний 2 з'єднаний за допомогою плити й болтів (на схемі плита і болти не показані та не позначені). Робота імпульсно-запобіжного пристрою. Робоче середовище надходить із системи, що захищається, у вхідний патрубок 7 головного клапана й через клапан настроювання у вхідний патрубок 17 імпульсного клапана. Через зазор між втулкою 6 і золотником 5 головного клапана, а також через вхідний патрубок 17, дросель 13, вихідну порожнину «В» корпуса імпульсного клапана й з'єднувальну трубу 25 робоче середовище заповнює надпоршневу порожнину «А» головного клапана. Зусилля ущільнення в затворі ГК створюється за рахунок різниці зусиль дії середовища на золотник 5 у надпоршневій «А» і підпоршневій «Б» порожнинах. Зусилля ущільнення в затворі ІК досягається за рахунок встановлювального зусилля пружини 15. 56580 6 Робоче середовище, що надходить через вхідний патрубок 17 імпульсного клапана, впливає на чутливий елемент (сильфон) 12. При цьому зусилля середовища, що діє на сильфон 12, урівноважується пружиною 15 імпульсного клапана. При робочому тиску робочого середовища імпульсний клапан закритий, головний клапан закритий. Система імпульсний клапан - головний клапан перебуває в рівновазі, а ІЗП перебуває в стані очікування, При підвищенні тиску середовища в системі вище робочого зусилля від дії середовища на сильфон переборює встановлювальне зусилля пружини 15. При цьому сильфон стискується й за допомогою тяги 28, відриває золотник 11 від сідла 14 імпульсного клапана. Імпульсний клапан 2 відкривається й скидає робоче середовище з порожнини «В». Оскільки тиск у порожнині «В» різко падає, тому що, відкривається прохідний перетин у затворі імпульсного клапана, що значно більше площі перетину дроселя 13, через який ця порожнина наповнюється, то відбувається скидання тиску робочого середовища з надпоршневої порожнини «А» головного клапана 1 через трубопровід 25. Надпоршнева порожнина «А» розвантажується - тиск у ній падає й у певний момент часу перепад тиску на золотнику 5 головного клапана 1 стає достатнім, щоб відірвати золотник 5 від сідла. Відкриття головного клапана 1 відбувається різко, ривком. Коли тиск у системі падає до 0,95 від робочого тиску, сильфон 12 під дією пружини 15 розтискається й імпульсний клапан 2 закривається. Робоче середовище, що надходить через зазор між втулкою 6 і золотником 5 головного клапана 1, а також дросель 13 і трубопровід 25, заповнює надпоршневу порожнину «А», тиск у ній підвищується й у певний момент золотник 5 різко переміщається, закриваючи головний клапан 1. Наприкінці ходу швидкість переміщення золотника 5 зменшується, тому що обсяг надпоршневої порожнини «А» різко збільшується й у ній падає тиск. Посадка золотника 5 на сідло відбувається плавно. Заявлена конструкція ІЗП може використовуватись для захисту систем як зі звичайними робочими середовищами, так і з токсичними, пожежонебезпечними, радіоактивними та іншими небезпечними середовищами. Конструкція пройшла випробування, підтвердила свою працездатність. 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 56580 8 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601