КЛАПАН АВАРИЙНЫЙ

Полезная модель относится к оборудованию резервуаров для хранения нефтепродуктов и предназначена для безопасного сброса внутреннего избыточного давления или вакуума, вызванного внешними факторами, отказом штатных дыхательных и предохранительных клапанов.
Клапан аварийный предотвращает разрушение резервуаров при интенсивном нагреве газового пространства от пожара на соседних резервуарах, интенсивном образовании газовоздушной пробки в момент налива продукта, а так же при понижении температуры в газовом пространстве резервуара.
Из уровня техники известен предохранительный клапан для резервуаров (патент на полезную модель RU 113551 U1, опубл. 20.02.2012, МПК: F16K 17/19). Предохранительный клапан для резервуаров содержит корпус с затвором давления, крышку, выполненную с возможностью ограниченного поворота относительно оси вращения, отбойник, жестко закрепленный на корпусе под наклоном к плоскости затвора на угол 60-85°С, магнитный замок, установленный на корпусе с противоположной стороны от оси вращения крышки, включающий двухполюсный магнит с нормированной коэрцитивной силой, закрепленный на пластине, которая установлена посредством полусферической опоры на основании магнитного замка, жестко закрепленном на корпусе предохранительного клапана.
Данный клапан обеспечивает сбрасывание аварийного давления, но не предохраняет резервуар от избыточного вакуума. Кроме того, конструкция клапана не обеспечивает регулировку давления и в ней отсутствует огнепреградитель.
Известен также клапан дыхательно-предохранительный (патент на изобретение RU 2514808 С2, опубл. 10.05.2014, МПК: F16K 17/19). Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для регулирования давления и вакуума в резервуарах для хранения, транзита и раздачи нефти, нефтепродуктов и химических жидкостей.
3
Клапан дыхательно-предохранительный отличается повышенной пропускной способностью (3000 м/ч), надежностью, экологичностью и уменьшением аэродинамических нагрузок.
3
3
Однако из-за расширенной функциональности клапан не обеспечивает большую пропускную способность по давлению (не менее 30000 м/ч) и вакууму (не менее 4500 м/ч). Кроме того, не исключена возможность примерзания сопрягающихся поверхностей затворов давления и вакуума в холодное время года, которая возрастает с увеличением пропускной способности.
Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в разработке конструкции клапана аварийного, предназначенного для безопасного сброса внутреннего избыточного давления или вакуума, вызванного внешними факторами, отказом штатных дыхательных и предохранительных клапанов.
3
3
Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в повышении пропускной способности клапана аварийного по давлению не менее 30000 м/ч и по вакууму не менее 4500 м/ч.
Техническая проблема решается, а указанный технический результат достигается за счет того, что клапан аварийный содержит тарелку давления с закрепленными огнепреградителем и опорами, в которых установлена крестовина и рычаг, соединенный с осью, расположенной в кронштейнах горловины; тарелку вакуума, соединенную со штоком, установленным в крестовине через втулку и имеющим резьбовое соединение с резьбовым стаканом; колпак погодный, установленный на тарелке давления на шпильках через втулки демпферные, при этом рычаг выполнен с возможностью регулирования давления срабатывания; при этом контактирующие поверхности тарелки давления и тарелки вакуума имеют покрытие, обеспечивающее герметичность в безопасном режиме работы и препятствующее примерзанию сопрягающихся поверхностей; при этом втулка выполнена из материала, препятствующего примерзанию сопрягающихся поверхностей; при этом колпак погодный выполнен с возможностью защиты деталей клапана аварийного от воздействия атмосферных осадков и ограничения максимального угла открытия тарелки давления.
Кроме того, указанный технический результат достигается в частных случаях реализации полезной модели за счет того, что:
рычаг выполнен с возможностью регулирования давления срабатывания на величину от 2350 до 2450 Па путем перемещения груза по рычагу;
резьбовой стакан выполнен с возможностью регулирования вакуума срабатывания на величину от 290 до 310 Па с обеспечением максимального хода тарелки вакуума, не превышающим 25 мм;
в качестве пленочных покрытий контактирующих поверхностей тарелки давления и тарелки вакуума и материала для изготовления втулки может быть использован фторопласт Ф-4 по ГОСТ 24222;
тарелка вакуума имеет уплотнение, выполненное из лакоткани;
колпак погодный выполнен со стенками, имеющими возможность упора в кронштейны для ограничения максимального угла открытия тарелки давления, равного 34°;
колпак погодный выполнен из алюминиевого сплава марки АМц по ГОСТ 4784-97.
Осуществление полезной модели раскрывается с помощью фиг. 1, 2 и 3. На фиг. 1 показан разрез главного вида клапана аварийного, на фиг. 2 - сечение В-В, а на фиг. 3 - выносной элемент А сечения В-В главного вида клапана.
На фигурах обозначено:
1 - горловина;
2 - тарелка давления;
3 - опоры;
4 - крестовина;
5 - рычаг;
6 - кронштейны;
7 - груз;
8 - тарелка вакуума;
9 - пружина сжатия;
10 - шток;
11 - втулка;
12 - резьбовой стакан;
13 - шпильки;
14 - колпак погодный;
15 - рым-гайки;
16 - огнепреградитель;
17 - гайка-барашек;
18 - гайка;
19 - болт;
20 - втулка демпферная;
21 - шайба;
22 - уплотнение;
α - максимальный угол открытия тарелки давления;
S - максимальный ход тарелки клапана вакуума.
3
На горловину 1 клапана аварийного опирается тарелка давления 2 (фиг. 1), предназначенная для выхода паровоздушной смеси из резервуара. На тарелке давления 2 расположены опоры 3, в которых установлена крестовина 4. Ответной частью крестовина 4 установлена в рычаг 5. Наличие крестовины 4 позволяет тарелке давления 2 плотно прилегать к горловине 1, которая для обеспечения пропускной способности по давлению не менее 30000 м/ч выполнена номинальным диаметром 500 мм.
Соединение «горловина 1 - тарелка давления 2» выполнено герметичным, что предотвращает потери нефтепродуктов из резервуара в атмосферу при нормальном безопасном режиме работы. Для этого контактирующие поверхности горловины 1 и тарелки давления 2 имеют пленочное покрытие из фторопласта Ф-4 по ГОСТ 24222.
Рычаг 5 соединен с осью, расположенной в кронштейнах 6 горловины 1. На рычаг 5 с помощью винта крепится груз 7. Ослабляя крепежный винт груза 7 возможно его перемещение по пазу вдоль рычага 5, что позволяет регулировать давление срабатывания тарелки давления 2. При рабочем избыточном давлении от 1950 до 2050 Па давление срабатывания регулируется на величину от 2350 до 2450 Па.
Тарелка вакуума 8, соединенная со штоком 10, с помощью пружины сжатия 9, упирающейся в резьбовой стакан 12, плотно закрывает отверстие, выполненное в тарелке давления 2. Для плотного прилегания к поверхности огнепреградителя 16, закрепленного в отверстии тарелки давления 2 с помощью болтов 19, тарелка вакуума 8 имеет уплотнение 22, выполненное из лакоткани, которое фиксируется с помощью гайки-барашека 17 и шайбы 21.
Шток 10 установлен в крестовине 4 через втулку 11, изготовленную из материала, препятствующего примерзанию сопрягающихся поверхностей штока 10 и втулки 11, в частности фторопласта Ф-4 по ГОСТ 24222. Применение фторопластовой втулки 11 исключает несрабатывание по вакууму клапана аварийного в холодное время года.
Регулировка вакуума срабатывания осуществляется резьбовым стаканом 12, который имеет резьбовое соединение со штоком 10 и фиксируется гайкой 18. При рабочем вакууме от 240 до 260 Па вакуум срабатывания регулируется на величину от 290 до 310 Па, при этом максимальный ход (s) тарелки вакуума не должен превышать 25 мм.
Контактирующие поверхности тарелки давления 2 и тарелки вакуума 8 имеют покрытие, обеспечивающее герметичность и препятствующее примерзанию сопрягающихся поверхностей в холодное время года. Как вариант, пленочное покрытие контактирующих деталей клапана изготовлено из фторопласта Ф-4 по ГОСТ 24222.
На тарелке давления 2 установлены шпильки 13, на которые через втулки демпферные 20 крепится колпак погодный 14, полностью закрывающий детали клапана аварийного от воздействия атмосферных осадков. Колпак погодный 14 законтрен рым-гайками 15. От полного открытия тарелки давления 2 защищает стенка колпака погодного 14, которая ограничивает максимальный угол открытия тарелки давления. При достижении максимального угла открытия тарелки давления (α), равного в частности 34°, стенка колпака 14 упирается в кронштейны 6. Колпак погодный выполнен из алюминиевого сплава марки АМц по ГОСТ 4784-97, обладающего высокой коррозионной стойкостью.
Работа устройства
Клапан аварийный устанавливают на монтажный патрубок резервуара (на фигурах не показан). При нормальных условиях эксплуатации, тарелка давления 3 и тарелка вакуума 8 закрывают отверстие горловины 1, обеспечивая эффективное уплотнение благодаря крестовине 4, фторопластовым пленочным покрытиям контактирующих поверхностей и уплотнению 22.
3
В случае возникновения аварийной ситуации тарелка давления 3 воспринимает увеличение давления в паровоздушном пространстве резервуара. При избыточном давлении от 2350 до 2450 Па тарелка давления 3 воздействует на крестовину 4 с рычагом 5, который, поворачиваясь на оси в кронштейнах 6, открывает горловину 1 клапана. При этом избыточный газовоздушный пар сбрасывается, тем самым защищая резервуар от опасного избыточного давления. Проходное сечение для выпуска газовоздушного пара при диаметре горловины 500 мм и максимальном угле открытия тарелки давления (α), составляющим 34°, обеспечивает пропускную способность по давлению не менее 30000 м/ч, что гарантированно устраняет возможность аварийной ситуации.
После снижения давления в резервуаре клапан автоматически закрывается под действием груза 7 благодаря тому, что даже при максимальном угле открытия тарелки давления сила тяжести возвращает устройство в исходное положение.
В процессе слива продукта из резервуара или при понижении температуры в газовом пространстве резервуара давление в нем снижается и в резервуаре создается вакуум. При величине вакуума от 290 до 310 Па тарелка вакуума 8, отжав пружину сжатия 9, открывает отверстие, выполненное в тарелке давления 2.
3
При этом происходит всасывание атмосферного воздуха из пространства под колпаком погодным 14 через каналы огнепреградителя 16 в газовоздушное пространство резервуара. При ходе тарелки вакуума, не превышающем 25 мм, и вакууме от 290 до 310 Па пропускная способность по вакууму составляет не менее 4500 м/ч, что гарантированно компенсирует возникающее разряжение. При падении вакуума тарелка вакуума 8 закрывается и резервуар герметизируется.
3
3
Испытания опытного образца подтвердили повышенную пропускную способность клапана аварийного, составляющую по давлению не менее 30000 м/ч и по вакууму не менее 4500 м/ч.