RU2029191C1

RU2029191C1 - Automatic apparatus for emergency closing of gas duct at damage

Info

Publication number: RU2029191C1
Authority: RU
Inventors: В.Б. Поляков; П.А. Рыбин; С.З. Шабашов; В.Я. Кюнченков
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Невский завод"
Priority date: 1992-04-29
Filing date: 1992-04-29
Publication date: 1995-02-20

Abstract

FIELD: reinforcement building. SUBSTANCE: upon operational mode a pressure in a gas duct changes slowly. The distributing slide valve 16 is forced by the spring 23 to the body 1, the liquid 3 flows through the annular passage 29 of a throttling device between the cavity 25 and the small reservoir 2 without creating a pressure drop on the piston 25 of a hydraulic damper. Upon damage of the gas duct a pressure inside of it begins to drop sharply. A hydraulic resistance of the annular passage 29 prevents a quick movement of the piston and lowering of an effort of the spring 14, causing a downward displacement of the tray 15 with the distributing slide valve 16. The last brakes the membrane 18, opening an access for gas from the cavity 20 of the flange 19 into the output chamber 22 and to a cavity, controlling a chuting member of the gas duct. Then the shutting member closes, isolating the damaged zone. The throttling annular passage is made of materials with different linear expansion coefficients; that provides constant operations of the automatic apparatus at the same pressure drop rate in the gas duct over winter and summer time periods. The value of those pressure drop rate, that causes operation of the automatic apparatus may be adjusted due to change of a length of the throttling passage. EFFECT: enhanced safety of gas duct operation and lowered loss of gas at damages. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано при транспортировке газов по трубопроводам. The invention relates to valve engineering and can be used for transporting gases through pipelines.

Известны автоматы аварийного отключения газопровода при его повреждении, включающие в себя распределительное устройство для управления приводом запорного органа на газопроводе и датчики, реагирующие на изменение скорости падения давления, содержащие баллоны, связанные с газопроводом через отверстия малого сечения (см. проспект фирмы Сameron и Андреев Г.А. Запорная арматура. Л.: Недра, 1974, с. 171). There are known automatic machines for emergency shutdown of a gas pipeline when it is damaged, including a switchgear for controlling the drive of a shut-off element on the gas pipeline and sensors that respond to changes in the pressure drop rate, containing cylinders connected to the gas pipeline through small cross-sections (see Cameron and Andreev G. .A. Shutoff valves. L .: Nedra, 1974, p. 171).

Известны также автоматы аварийного отключения газопровода при его повреждении, содержащие распределительное устройство, реагирующие на изменение скорости потока газа (см., например авт. св. СССР N 189271, кл. F 16 K 17/34, 1961). Also known are automatic pipelines emergency shutdowns when it is damaged, containing a switchgear that reacts to changes in the gas flow rate (see, for example, ed. St. USSR N 189271, class F 16 K 17/34, 1961).

Основным недостатком этих конструкций является наличие отверстий малого сечения для перетекания перекачиваемого по трубопроводу газа, которые в эксплуатационных условиях забиваются жидкими или механическими включениями, присутствующими в газе, что приводит к несрабатыванию либо к ложному срабатыванию автомата. The main disadvantage of these designs is the presence of small cross-sections for the flow of gas pumped through the pipeline, which, under operational conditions, become clogged with liquid or mechanical impurities present in the gas, which leads to malfunction or false operation of the machine.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности автомата. Ожидаемый от использования эффект заключается в следующем. Во-первых, распределительный золотник обеспечивает проход к приводу запорного органа только при разрыве мембраны, что исключает протечки газа к приводу запорного органа на газопроводе. Во-вторых, дроссельное устройство для гидродемпфера позволяет обеспечить стабильную работу автомата при различных температурах окружающей среды. В-третьих, имеется возможность открывания пробок на дроссельном устройстве для регулировки длины кольцевого канала, что позволяет настраивать границу темпа падения давления на требуемую величину. В-четвертых, установка в поршне обратного клапана обеспечивает при подключении автомата к газопроводу быструю его установку в рабочее положение и надежную заливку автомата незамерзающей жидкостью. В-пятых, использование одной из тарелей для пружины в качестве поршня гидродемпфера значительно упрощает конструкцию и повышает технологичность изготовления автомата. The task to which the invention is directed, is to increase the reliability of the machine. The expected effect from use is as follows. Firstly, the distribution valve provides access to the drive of the shut-off element only when the membrane ruptures, which prevents gas leakage to the drive of the shut-off element in the gas pipeline. Secondly, the throttle device for the hydraulic damper allows for stable operation of the machine at various ambient temperatures. Thirdly, it is possible to open the plugs on the throttle device to adjust the length of the annular channel, which allows you to adjust the border of the rate of pressure drop by the desired value. Fourthly, the installation of a non-return valve in the piston ensures that when the machine is connected to the gas pipeline, it can be quickly set to its working position and the machine is reliably filled with non-freezing liquid. Fifth, the use of one of the plates for the spring as a hydraulic damper piston greatly simplifies the design and increases the manufacturability of the machine.

Сущность изобретения заключается в том, что в автомате, содержащем распределитель с установленным в его корпусе золотником, первой и второй управляющими камерами, соединенными с газопроводом, в котором установлен запорный орган, связанный с приводом, полость управления которого соединена с выходной камерой, золотник выполнен в виде подпружиненного первого поршня, установленного в нижнем торце корпуса, на верхнем конце которого установлены второй поршень, связанный с размещенным в расточке корпуса поршнем гидродемпфера, нагруженным пружиной, связанной через тарелку с первым поршнем, а также бачок, заполненный незамерзающей жидкостью и соединенный с подпоршневой полостью гидродемпфера, надпоршневая полость которого соединена с бачком через дроссельный кольцевой канал малого сечения, образованный укрепленными на днище бачка верхним и нижним дисками, между которыми расположен внутренний диск толщиной, равной высоте дроссельного кольцевого канала, выполненный из материала с коэффициентом линейного расширения больше коэффициента линейного расширения материала верхнего и нижнего дисков, причем больший и меньший диаметры дроссельного кольцевого канала ограничены соответственно нижним и внутренним дисками, а его полость сообщена с бачком через отверстия в верхнем диске, закрываемые пробками с возможностью изменения длины проточной части дроссельного кольцевого канала. При этом первая и вторая управляющие камеры образованы соответственно под нижним торцом первого и над верхним торцом второго поршней, а выходящая камера образована отверстием в нижнем торце корпуса, соединенным при нижнем положении первого поршня с полостью под его нижним торцом, первый поршень оперт на тонкую металлическую мембрану, зажатую между нижним торцом корпуса и установленным на этом торце фланцем с обеспечением разрыва мембраны при нижнем положении поршня. The essence of the invention lies in the fact that in the machine, containing the distributor with a spool installed in its housing, the first and second control chambers connected to the gas pipe, in which a shut-off element connected to the drive is installed, the control cavity of which is connected to the output chamber, the spool is made in in the form of a spring-loaded first piston installed in the lower end of the housing, at the upper end of which a second piston is installed, connected with a hydraulic damper piston placed in the housing bore, loaded with fluid connected through a plate with the first piston, as well as a tank filled with antifreeze fluid and connected to the under-piston cavity of the hydraulic damper, the over-piston cavity of which is connected to the tank through a small throttle annular channel formed by upper and lower disks mounted on the bottom of the tank, between which there is an inner disk a disk with a thickness equal to the height of the throttle annular channel made of a material with a linear expansion coefficient greater than the linear expansion coefficient of the material its and lower disks, the larger and smaller diameters of the throttle annular channel are limited respectively by the lower and inner disks, and its cavity is in communication with the tank through openings in the upper disk, closed by plugs with the possibility of changing the length of the flow part of the throttle annular channel. In this case, the first and second control chambers are formed respectively under the lower end face of the first and above the upper end face of the second piston, and the outlet chamber is formed by a hole in the lower end face of the housing, connected at the lower position of the first piston with a cavity under its lower end, the first piston is supported on a thin metal membrane sandwiched between the lower end of the housing and the flange mounted on this end to ensure rupture of the membrane at the lower position of the piston.

Автомат аварийного отключения газопровода показан на фиг. 1; на фиг. 2-5 изображено дроссельное устройство гидродемпфера. The pipeline emergency shutdown machine is shown in FIG. 1; in FIG. 2-5 shows the throttle device of the hydraulic damper.

Автомат собран в цилиндрическом корпусе 1, закрытом сверху крышкой 2, совмещенной с бачком, в который залита незамерзающая жидкость 3. В расточке центра крышки 2 (бачка) запрессована букса 4, внутри которой размещен поршень 5 с уплотнительным кольцом 6. Полость 7 над поршнем 5 через фланец 8 соединена с газопроводом. Бачок закрыт крышкой 9. Усилие на поршень 5 от давления газа в газопроводе передается штоком 10, находящимся в расточке крышки 2 с уплотнительным кольцом 11, поршню 12, помещенному во внутренней расточке корпуса 1. Зазор между корпусом 1 и поршнем 12 уплотнен кольцом 13. Пружина 14, установленная под поршнем 12, воспринимает усилие, передаваемое от поршня 5. Нижний конец пружины 14 оперт на тарель 15, подпираемую распределительным золотником 16, находящимся в расточке корпуса 1, уплотненным кольцами 17. Нижний торец золотника 16, имеющего такой же диаметр, что и поршень 5, оперт на тонкую металлическую мембрану 18, установленную между корпусом 1 и фланцем 19, внутренняя полость 20 которого также соединена с газопроводом, как и полость 7, трубопроводом 21. К распределительному золотнику 16 подключена выходная камера 22, сообщающаяся с приводом запорного органа, установленного на газопроводе. Распределительный золотник 16 прижимается к тарели 15 дополнительной пружиной 23. Полость 24 под поршнем 12 и полость 25 над поршнем 12 залиты незамерзающей жидкостью. Полость 24 сообщена с бачком в крышке 2 трубопроводом 26. В поршень 12 встроен обратный клапан 27, обеспечивающий свободное перетекание залитой жидкости из полости 24 в полость 25. Перетекание жидкости из полости 25 в бачок осуществляется через отверстие 28 в крышке 2 и через дроссельное устройство. Дроссельное устройство выполнено в виде кольцевого канала 29 малого сечения, образованного верхним 30 и нижним 31 дисками, между которыми вложен внутренний диск 32. Верхний 30 и нижний 31 диски выполнены из материала, имеющего меньший коэффициент линейного расширения, чем внутренний диск 32. Зазоры между дисками уплотнены кольцами 33 и 34. Жидкость из отверстия 28 перетекает в отверстие 35 в нижнем диске 31 с уплотнительным кольцом 36. Далее она проходит по кольцевому каналу 29 малого сечения и вытекает в бачок через отверстие 37 в верхнем диске 30. Отверстия 35 и 37 разделены коротким резиновым жгутом 38, помещенным в кольцевой канал 29 между отверстиями. Штифт 39 ограничивает смещение внутреннего диска 32 и обеспечивает защемление в канале 29 жгута 38. Выпуск жидкости из канала 29 в бачок может осуществляться не только в конце канала 29 через отверстие 37, но и ранее через отверстие 40 при условии удаления пробки 41. Отверстиями, подобными отверстию 40, расположенными вдоль канала 29, можно регулировать длину дроссельного канала. Крепление дроссельного устройства на дне бачка осуществляют винтами 42. The machine is assembled in a cylindrical body 1, closed on top by a cover 2, combined with a tank into which non-freezing liquid is filled 3. An axle box 4 is pressed into the bore of the center of the cover 2 (tank), inside of which there is a piston 5 with a sealing ring 6. Cavity 7 above the piston 5 through the flange 8 is connected to the gas pipeline. The tank is closed by a cover 9. The force on the piston 5 from the gas pressure in the gas pipe is transmitted by the rod 10, located in the bore of the cover 2 with the O-ring 11, to the piston 12 located in the internal bore of the housing 1. The gap between the housing 1 and the piston 12 is sealed by a ring 13. Spring 14, mounted under the piston 12, receives the force transmitted from the piston 5. The lower end of the spring 14 is supported on a plate 15, supported by a distribution valve 16 located in the bore of the housing 1, sealed by rings 17. The lower end of the valve 16 having the same diameter as about and the piston 5, supported on a thin metal membrane 18, installed between the housing 1 and the flange 19, the internal cavity 20 of which is also connected to the gas pipeline, as well as the cavity 7, by a pipe 21. An output chamber 22 is connected to the distribution valve 16, which communicates with the shut-off actuator body installed on the gas pipeline. The distribution valve 16 is pressed against the plate 15 by an additional spring 23. The cavity 24 under the piston 12 and the cavity 25 above the piston 12 are filled with non-freezing liquid. The cavity 24 is in communication with the tank in the lid 2 by a pipe 26. A check valve 27 is integrated into the piston 12, which ensures free flow of the liquid from the cavity 24 into the cavity 25. The fluid flows from the cavity 25 into the tank through the opening 28 in the cover 2 and through the throttle device. The throttle device is made in the form of an annular channel 29 of small cross section formed by the upper 30 and lower 31 disks, between which the internal disk 32 is inserted. The upper 30 and lower 31 disks are made of material having a lower coefficient of linear expansion than the internal disk 32. The gaps between the disks sealed with rings 33 and 34. The fluid from the hole 28 flows into the hole 35 in the lower disk 31 with the sealing ring 36. Then it passes through the annular channel 29 of small cross section and flows into the tank through the hole 37 in the upper disk 30. The hole Oia 35 and 37 are separated by a short rubber band 38 placed in the annular channel 29 between the holes. The pin 39 limits the displacement of the inner disk 32 and provides pinching in the channel 29 of the bundle 38. The liquid can be discharged from the channel 29 into the tank not only at the end of the channel 29 through the hole 37, but also earlier through the hole 40, provided that the plug 41 is removed with holes similar to the hole 40 located along the channel 29, you can adjust the length of the throttle channel. The throttle device is mounted on the bottom of the tank by screws 42.

При работе в эксплуатационном режиме давление в газопроводе изменяется с малой скоростью. Распределительный золотник 16 пружиной 23 поджат к корпусу 1, а жидкость 3 перетекает через кольцевой канал 29 дроссельного устройства в бачок, не создавая перепада давления на поршне 12 демпфера. При повреждении газопровода давление в нем начинает резко падать. Гидравлическое сопротивление кольцевого канала 29 препятствует быстрому перемещению вниз тарели 15 с распределительным золотником 16. Последний разрывает мембрану 18, на которую он опирается, и открывается доступ газа из полости 20 во фланце 19 к выходной камере 22 и к полости управления запорного органа на газопроводе. Запорный орган закрывается. When operating in operational mode, the pressure in the gas pipeline changes at a low speed. The distributor valve 16 is spring loaded 23 against the housing 1, and the liquid 3 flows through the annular channel 29 of the throttle device into the tank, without creating a pressure drop across the piston 12 of the damper. If the gas pipeline is damaged, the pressure in it begins to drop sharply. The hydraulic resistance of the annular channel 29 prevents the quick movement down of the plate 15 with the distributor valve 16. The latter breaks the membrane 18, on which it rests, and opens the gas from the cavity 20 in the flange 19 to the outlet chamber 22 and to the control cavity of the shut-off element in the gas pipeline. The closure closes.

Claims

1. AUTOMATIC EMERGENCY OFF PIPE GAS PIPE WHEN ITS DAMAGE, comprising a distributor with a spool installed in its housing, first and second control chambers connected to a gas pipeline, in which a shut-off element connected to the drive is installed, the control cavity of which is connected to the output chamber, characterized in that that the spool is made in the form of a spring-loaded first piston installed in the lower end of the housing, on the upper end of which a second piston is installed, associated with the piston located in the bore of the housing m of a hydraulic damper loaded with a spring connected through a plate to the first piston, as well as a tank filled with non-freezing fluid and connected to the under-piston cavity of the hydraulic damper, the over-piston cavity of which is connected to the tank through a small throttle annular channel formed by upper and lower disks mounted on the tank bottom, between which there is an internal disk with a thickness equal to the height of the throttle annular channel made of a material with a linear expansion coefficient greater than the linear coefficient expansion of the material of the upper and lower disks, the larger and smaller diameters of the throttle annular channel are respectively limited by the lower inner disks, and its cavity is in communication with the tank through openings in the upper disk, closed by plugs, with the possibility of changing the length of the flow part of the throttle annular channel, and the second control chambers are formed by cavities, respectively, under the lower end of the first and above the upper end of the second piston, and the output chamber is formed by a hole in the lower end of the housing a, connected in the lower position of the first piston with a cavity under its lower end.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the first piston is supported on a thin metal membrane sandwiched between the lower end of the housing and the flange mounted on this end to ensure rupture of this membrane in the lower position of the first piston.