Пристрій від перевищення тиску в порожнині засувки

Реферат: Пристрій від перевищення тиску в порожнині засувки містить корпус з сідлом з розточеннями і патрубками, сполученими з патрубками і порожниною засувки, в яких розміщений затвор, зв'язаний з порожниною засувки. В розточеннях виконаного двокамерним корпуса встановлені зустрічно з можливістю обмеженого осьового переміщення на величину установочного зазору "h" між їх торцями штоки з золотниками на взаємно протилежних кінцях, підтиснутими за допомогою встановлених на штоках пружних елементів установчим зусиллям герметизації в напрямку сідел, розміщених в корпусі із утворенням затворів, гідравлічно зв'язаних з порожниною засувки. Патрубки корпуса зв'язані з патрубками засувки. UA 112480 U (12) UA 112480 U UA 112480 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до конструкції енергетичної трубопровідної арматури, використовуваної як запірний запобіжний орган в трубопроводах з рідкими середовищами та може бути використана для запобігання позаштатних ситуацій, пов'язаних з аварійним підвищенням тиску вище розрахункового в порожнині засувки в процесі розігріву при закритому затворі, коли внутрішній тиск зростатиме від температурного розширення середовища при зміні температури, під дією ударної хвилі, що особливо актуально для підвищення безпеки експлуатації діючих теплових (ТЕС) і атомних електростанцій (АЕС) з рідким теплоносієм, в магістральних нафто- і газопроводах. Промислова трубопровідна арматура буває загального призначення - для використання в різних галузях народного господарства, в тому числі і в енергетиці, і спеціальна - для роботи в особливих умовах (енергетична для АЕС). Арматура може бути керованою і діючою автоматично. Управління арматурою проводиться вручну або за допомогою приводу, що діє від стороннього джерела енергії (електричного, пневматичного, гідравлічного). Автоматично діюча арматура: зворотні і запобіжні клапани, конденсатовідвідники, регулятори тиску, вимикаючі пристрої та ін. Така апаратура спрацьовує під дією сил, що створюються тиском самого робочого середовища. Можливе рішення технічної задачі, пов'язаної з аварійним підвищенням тиску в порожнині засувки, різними способами: - застосування запобіжних клапанів, що приєднуються до кришки засувки (див наприклад, А.Х. Кижнер "Ремонт трубопроводной арматуры электростанций"); - вибухових мембран; - застосування перепускних трубок малого діаметра між патрубком і порожниною засувки; - застосування спеціальних конструкцій головного роз'єму, що забезпечують витік середовища при аварійному зниженні тиску; - застосування отворів в тарілках засувки як простий і технологічний засіб; - ручне стравлювання тиску з порожнини (застосовується на магістральних нафтопроводах) [А.Л. Чекалкин, Д.С. Гурьянов. Устройство для сброса избыточного давления из корпуса запорной арматуры // Трубопроводный транспорт нефти. - 2009. - № 4. - С. 33-34.]; Однак описані способи недостатньо надійні, особливо при високих температурах робочого середовища (до 450 °C) і вимагають додаткового підведення трубопроводів, тому вони не знайшли застосування на засувках для АЕС. Відомий також найбільш близький за технічною суттю до пропонованого пристрій від перевищення тиску в порожнині засувки односторонньої дії, призначений для скидання надлишкового тиску з корпусу запірної арматури в магістральних нафто- і газопроводах (див. патент РФ на корисну модель №157089, МПК F16K 17/00 (2006.01), F16K 24/02 (2006.01), опубл. 20.11.2015г.), що містить корпус з сідлом і з розточками з патрубками, сполученими з порожниною засувки, в яких розміщений затвор засувки, зв'язаний з порожниною засувки, і компенсаційну камеру, зв'язану каналом з порожниною засувки, при цьому корпус оснащений кришкою з ущільнювальним елементом, а також поршнем і приводом, а компенсаційна камера виконана у вигляді пустотілої гільзи, в яку вмонтований підпружинений відносно її днища поршень. Описаний пристрій в основному використовується в трубопроводах для транспортування нафти і її продуктів. Робоче середовище - масло, нафта, прісна і морська вода, водні емульсії. Температура робочого середовища для матеріалів ущільнення зворотно-поступального руху таких типів до +200 С (згідно з ГОСТ, манжети ущільнювальні гумові або ущільнення шевронні гумовотканинні по ISO/DIN інші назви). Дані види/типи і матеріали ущільнень не використовуються в АЕС(Вони повинні бути узгоджені в установленому порядку). Недоліками цього пристрою є низька надійність обумовлена тим, що в компенсаційній камері неможливе використання ущільнення метал по металу, тому що буде натікання, ущільнення не виконуватиме ефективно свою функцію. А при використанні поршневого ущільнення (гумові манжети, кільця) таку конструкцію неприпустимо використовувати в теплових (ТЕС) і атомних електростанціях (АЕС) з рідким теплоносієм при температурах до 450 °C, крім того цей пристрій неможливо використовувати для роботи при двосторонній подачі робочого середовища - рідкого теплоносія. Технічними ефектами пропонованого пристрою є забезпечення роботи з керуванням арматурою в автоматичному режимі, підвищення надійності ущільнення при температурі рідкого теплоносія до 450 °C, як наслідок, підвищення безпеки роботи пристрою від перевищення тиску в порожнині засувки, а також розширення технологічних можливостей пристрою за рахунок забезпечення працездатності при двосторонній подачі середовища при неповному та повному перепаді на запірному органі, при високих температурах робочого середовища. 1 UA 112480 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої від перевищення тиску в порожнині засувки, що містить корпус з сідлом з розточеннями і патрубками, сполученими з патрубками і порожниною засувки, в яких розміщений затвор, зв'язаний з порожниною засувки, згідно з корисною моделлю, в розточеннях виконаного двокамерним корпуса встановлені зустрічно з можливістю обмеженого осьового переміщення на величину установочного зазору "h" між їх торцями штоки з золотниками на взаємно протилежних кінцях, підтиснутими за допомогою встановлених на штоках пружних елементів установочним зусиллям герметизації в напрямку сідел, розміщених в корпусі з утворенням затворів, гідравлічно зв'язаних з порожниною засувки, а патрубки корпуса зв'язані з патрубками засувки, при цьому пружні елементи можуть бути виконані у вигляді сильфонів або мембран і з'єднані з одного боку жорстко зі штоками, а з іншого - жорстко закріплені в корпусі; згадані пружні елементи можуть взаємодіяти з пружинами, розташованими поза зоною контакту з робочим середовищем, що забезпечує додаткове зусилля підтискання на штоки з золотниками; крім того можливий варіант виконання пристрою, в якому пружні елементи виконані з можливістю регулювання установочного зусилля підтискання. За рахунок того, що в пропонованому пристрої стало можливим використовувати ущільнення метал по металу з використанням гнучких пружних елементів, наприклад сильфони, мембрани, пружини із забезпеченням герметичності по відношенню до вихідного патрубка засувки при повному перепаді на запірному органі засувки при температурах до 450 °C, забезпечується підвищення надійності ущільнення і, як наслідок, підвищення безпеки пристрою в цілому. При цьому установче зусилля пружних елементів дозволяє пристрою бути герметичним по відношенню до вихідного патрубка засувки у всьому діапазоні тисків, починаючи з 0,1 МПа до Рр або Ph, крім того цей пристрій не вимагає додаткового обслуговування, підведення додаткових систем трубопроводів гідравлічного або пневматичного управління і забезпечує в зв'язку з цим автоматичну роботу системи. Розширюються технологічні можливості пристрою, тому що він зберігає працездатність при двосторонній подачі середовища на запірному органі засувки. На фіг. 1 зображено поздовжній розріз пристрою, що заявляється, з сильфонами як пружними елементами; на фіг. 2-3 те ж саме, з мембранами і пружинами як пружними елементами. Пристрій від перевищення тиску в порожнині засувки складається з виконаного двокамерним корпусу 2 з патрубками "в", сполученими із порожниною засувки 1, в розточеннях якого (камерах) зустрічно з зазором "h" між їх торцями розміщені штоки 4-5 з золотниками 3 на взаємно протилежних кінцях, які замикають за допомогою встановлених на штоках 4-5 пружних елементів 6-11 (фіг. 1-3) сідла 13, розміщені в корпусі 2 з утворенням затворів І і II, ці затвори І і II корпусу 2 зв'язані з допомогою трубок 14 з порожниною засувки "в", а патрубки корпусу "а" і "б" зв'язані з патрубками "а" і "б" засувки 1; пружні елементи можуть бути виконані у вигляді сильфонів 6,7 (фіг. 1) або мембран 8,9 (фіг. 2-3), і забезпечують можливість обмеженого осьового переміщення штоків 4-5 на величину установочного зазору "h" між їх торцями під дією надлишкового тиску в патрубку "а" або патрубку "б" засувки 1, пружні елементи 6-9 також виконують функцію роздільника робочого середовища по відношенню до зовнішнього середовища; можливий варіант виконання пропонованого пристрою, при якому воно оснащено пружинами 10, 11, розташованими поза зоною контактуз середовищем, що забезпечують додаткове зусилля підтискання на штоки 4-5 з золотниками 3; можливий також варіант виконання пропонованого пристрою з регулюванням установочного зусилля ущільнення в затворах І і II за допомогою регулювальних гайок (гвинтів) 12 (фіг. 2, фіг. 3), кінематично пов'язаних зі згаданими пружними елементами 6-9. Пристрій від перевищення тиску в порожнині засувки працює так. При відкритій засувці 1, пристрій від перевищення тиску не впливає на її роботу. Після закриття засувки 1 при розігріві трубопроводу (засувки 1), в порожнині засувки 1 починає зростати тиск середовища Р3. У трубопроводі з боку патрубка "а" засувки 1 діє тиск Р1 на пружний елемент 7 (7,11) або пружні елементи 9,11, а з боку патрубка "б" засувки 1 діє тиск Р2 на другий пружний елемент 6 (6,10) або 8,10. На затвори І і II пристрою діють однакові зусилля від тиску Р3. При досягненні тиску спрацьовування Р3 відбувається сполучення порожнини засувки 1 з тим патрубком засувки 1, в якому діє більший тиск. Тиск спрацьовування пристрою залежить від вибору характеристик пружних елементів 6-11, ефективної площі пружних елементів 6-9, діаметра в сідлі 13 затворів І і II, від величини різниці тисків Р1 і Р2. При впливі тиску середовища на ефективну площу відповідного пружного елемента 6-9 (у вигляді сильфонів або мембран) останній стискається і таким чином розвантажує золотник 3 від установочного зусилля підтискання, внаслідок чого 2 UA 112480 U 5 відкриває один із затворів І або II, після чого відбувається сполучення вхідного патрубка "а" або "б" з порожниною засувки 1 "в", і шток 4 (5) переміщується в осьовому напрямку на величину h, тим самим збільшує зусилля герметизації на протилежному затворі І або II діючим зусиллям на шток 5 (4), і це зусилля буде зростати за умови зростання тиску у вхідному патрубку "а" або "б" та відповідно у сполученій порожнині "в", яке діє на ефективну площу пружного елемента 6-9. Таким чином пристрій є герметичним як при малих тисках робочих середовищ за допомогою установочного зусилля пружних елементів 6-11, так і при високому тиску за рахунок зусилля від середовища, яке діє на ефективну площу пружних елементів. Установочні зусилля ущільнення в затворах І або II можливо регулювати за допомогою регулювальних гайок (гвинтів) 12. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 1. Пристрій від перевищення тиску в порожнині засувки, що містить корпус з сідлом з розточеннями і патрубками, сполученими з патрубками і порожниною засувки, в яких розміщений затвор, зв'язаний з порожниною засувки, який відрізняється тим, що в розточеннях виконаного двокамерним корпуса встановлені зустрічно з можливістю обмеженого осьового переміщення на величину установочного зазору "h" між їх торцями штоки з золотниками на взаємно протилежних кінцях, підтиснутими за допомогою встановлених на штоках пружних елементів установчим зусиллям герметизації в напрямку сідел, розміщених в корпусі із утворенням затворів, гідравлічно зв'язаних з порожниною засувки, а патрубки корпуса зв'язані з патрубками засувки. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що пружні елементи виконані у вигляді сильфонів або мембран і з'єднані з одного боку жорстко зі штоками, а з іншого - жорстко закріплені в корпусі. 3. Пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що згадані пружні елементи взаємодіють з пружинами, розташованими поза зоною контакту з середовищем. 4. Пристрій за будь-яким з пп. 1, 2, 3, який відрізняється тим, що пружні елементи виконані з можливістю регулювання установочного зусилля підтискання. 3 UA 112480 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4