КЛАПАН ДЫХАТЕЛЬНО-ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ
SAFE VENT VALVE

Изобретение относится к нефтегазовой и химической промышленности и может быть использовано для регулирования давления и вакуума в резервуарах для хранения, транзита и раздачи нефти, нефтепродуктов и химических жидкостей.
3
Подобные клапаны устанавливается на крыши резервуаров, которые по объемам в них продукта и производительности налива и слива его стандартизированы и соответственно клапаны создаются на конкретную пропускную способность (П.С.), например 1500 м/час и более.
Кроме того, к конструкциям подобных клапанов предъявляется ряд требований:
- минимальные габариты;
- полная обтекаемость внутренних поверхностей корпуса;
- недопустимость наличия горизонтальных поверхностей, например, тарелей затворов давления и вакуума;
- Ду затворов должны быть не менее 250 мм и др.
Известен дыхательный клапан для резервуара. Патент РФ №2327921 кл. F16K. 17/19, включающий огнепреградитель, затвор давления, установленный в верхней части корпуса, затворы вакуума, расположенные на боковых поверхностях корпуса. При этом клапан содержит воздуховоды и газоход со встроенными в них дросселями крупного сечения, газоход расположен над затвором давления, а над ним установлен огнепреградитель, при этом воздуховоды снизу прикреплены к корпусу над затворами вакуума, а сверху соединены с газоходом.
Данная конструкция дыхательного клапана очень сложна при изготовлении и в эксплуатации, в частности осложнен доступ к огнепреградителю для визуального осмотра и его технического обслуживания, а также велико его аэродинамическое сопротивление, что уменьшает срок безаварийной эксплуатации клапана.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является Клапан дыхательный (патент РФ на полезную модель №101136, опубл. 10.01.2011 г.).
В данной конструкции огнепреградитель установлен в верхней части клапана под крышей, затворы давления и вакуума размещены в корпусе клапана, клапан пирамидальной формы заключен в защитный кожух с герметизирующей крышкой.
Одним из недостатков этой конструкции является то, что дно у пирамидального корпуса выполнено горизонтальным.
Это не способствует полному сливу полезного продукта в виде конденсата обратно в резервуар и образуется наледь. Тем же недостатком обладает и затвор давления, расположенный на дне клапана, ибо его тарель тоже имеет горизонтальный вид.
3
Кроме того, в качестве недостатков можно отметить возможность закупорки из-за обледенения нижнего переходника с присоединительным фланцем, что грозит загрязнению окружающей среды продуктами хранения из резервуаров. Но одним из главных недостатков конструкции является невозможность использования ее на большую пропускную способность порядка 3000 м/час.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение пропускной способности, надежности, экологичности и уменьшение аэродинамических нагрузок.
Технический результат достигается тем, что в клапане дыхательно-предохранительном, состоящем из пирамидального корпуса с квадратным дном и выполненных в нем сливного отверстия и затвора давления с седлом и горизонтальной тарелью, затворов вакуума, содержащих седло и тарели и размещенных на боковых сторонах пирамидального корпуса, оболочки с герметизирующей крышкой, в которую заключен пирамидальный корпус, огнепреградителя с крышей клапана, расположенных сверху оболочки и переходника с присоединительным фланцем снизу оболочки, согласно изобретению квадратное дно выполнено воронкообразным, сливное отверстие снабжено обратным клапаном, а на внутренней поверхности воронкообразного квадратного дна размещено несколько затворов давления, ориентированных по диагоналям квадратного дна и снабженных цельнотянутыми седлами и тарелями, при этом масса одной из тарелей меньше остальных в пределах допустимого отклонения массы тарелей клапана, кроме того, переходник выполнен воронкообразной формы, герметизирующая крышка снабжена раструбом, а огнепреградитель с крышей клапана выполнены с механизмом вертикального перемещения.
3
3
Выполнение квадратного дна пирамидального корпуса воронкообразным и снабжение сливного отверстия обратным клапаном способствует сохранению герметизации клапана, а следовательно, и резервуара при наличии избыточного давления и полного слива конденсата обратно в резервуар при падении давления, а размещение на внутренней поверхности воронкообразного квадратного дна нескольких затворов давления, расположенных в направлении по диагоналям квадрата, и снабжение их цельностянутыми седлами и соответственному наклону тарелями, масса одной из тарелей меньше остальных в пределах допустимого отклонения массы тарелей клапана (т.е.масса одной из тарелей меньше остальных в пределах допустимого отклонения массы тарелей клапана), позволяет повысить надежность и П.С. клапана до 3000 и более м/ч, не увеличивая габаритов корпуса, увеличить долговечность мембранных тарелей затворов давления, т.к. тарели затворов в зависимости от требуемой П.С. в два или четыре раза легче, чем при одном затворе большего Ду и благодаря наклону и шарнирной ориентации относительно седел открываются по дуге и стучат по седлу более мягко, чем горизонтально-расположенные, а при малых дыханиях от температурных изменениях окружающей среды срабатывает (открывается) только один затвор с облегченной тарелью, при этом поток газовоздушной смеси (Г.В.С.), проходя через затвор, сжимается при выходе в корпус, расширяется и еще раз сужается, проходя через ячейки огнепреградителя. При этом корпус клапана, заключенный в наружную герметичную оболочку, являясь своевобразным холодильником, осаждает Г.В.С. в конденсат, который через сливное отверстие в центре воронкообразного дна возвращается в резервуар, выполнение герметизирующей крышки с раструбом способствует без увеличения габаритных размеров корпуса устанавливать огнепреградители большой П.С. до 3000 и более м/час, причем снабжение откидной крыши клапана с огнепреградителем механизмом вертикального перемещения его приводит к удобству вывода из работы огнепреградителя в холодное время года. Для этого достаточно при помощи вращения штурвала отделить его от раструба и прижать его ко дну крыши, а в теплое время года установить его обратно на раструб.
Это отличает предлагаемый клапан дыхательно-предохранительный от известных повышенной пропускной способностью, надежностью, экологичностью и уменьшением аэродинамических нагрузок.
Устройство представлено на чертеже, где на фиг.1 изображен клапан дыхательно-предохранительный (в разрезе);
на фиг. 2 - вид на квадратное дно пирамидального корпуса;
на фиг.3 - сечение фиг.2.
Клапан дыхательно-предохранительный содержит пирамидальный корпус 1 с квадратным воронкообразным дном 2, снабженным сливным отверстием 3 с обратный клапаном 4 и затворами давления 5, на внутренней поверхности воронкообразного дна 2, расположенными в направлении по диагоналям квадрата и содержащими цельнотянутые седла 6 и соответственно наклонные тарели (причем одна из тарелей выполнена на нижнем пределе допустимого отклонения по массе, т.е. масса одной из тарелей меньше остальных в пределах допустимого отклонения  массы тарелей клапана), кроме того, на боковых сторонах пирамидального корпуса 1 выполнены затворы вакуума 8 с седлами и тарелями, причем пирамидальный корпус 1 заключен в оболочку 9 с герметизирующей крышкой 10, снабженной раструбом 11, сверху оболочки 9 размещен огнепреградитель 12 со сквозными каналами 13, соединенный с крышей клапана 14 механизмом вертикального перемещения 15, а снизу оболочки 9 размещен переходник воронкообразной формы 16 с присоединительным фланцем 17.
Клапан дыхательно-предохранительный работает следующим образом.
В исходном состоянии резервуар, на котором размещается клапан дыхательно-предохранительный, герметично закрыт. При закачке продукта в его газовоздушной полости создается избыточное давление газовоздушной смеси (Г.В.С.). В момент достижения давления выше расчетного (допустимого) открываются затворы давления 5, выпуская избыток Г.В.С., при этом в составе Г.В.С. преобладает воздух, попавший в резервуар через затворы вакуума 8 при сливе продукта.
Г.В.С. из-под тарелей 7 затворов давления 5 проходит через внутреннюю полость пирамидального корпуса 1 клапана и сквозь каналы 13 огнепреградителя 12 во внешнее пространство под крышу клапана 14 и затем в атмосферу. При этом работают все затворы давления 5.
После прекращения закачки и снижения давления тарели 7 затворов давления 5 закрываются, герметизируя резервуар.
При суточных колебаниях температуры и малых дыханиях открывается только один затвор давления, с облегченной тарелью, при этом поток Г.В.С. большей частью превращается в конденсат и при падении давления возвращается в резервуар через сливное отверстие 3 квадратного воронкообразного дна 2, снижая при этом вредные выбросы в атмосферу.
В процессе слива продукта из резервуара давление в нем снижается и в резервуаре создается вакуум. Под действием перепада давления возникает сила, направленная на открытие затворов вакуума. При этом происходит всасывание воздуха из атмосферы через пространство под крышей 14, каналы 13 огнепреградителя 12, внутреннюю полость пирамидального корпуса 1 и далее под тарелями затворов вакуума 8. При этом затворы вакуума 8 открываются, выпуская воздух в пространство между пирамидальным корпусом 1 и наружной оболочкой 9, и затем вместе с Г.В.С. через нижний переходник 16 с присоединительным фланцем 17 попадает в газовоздушное пространство резервуара.
При падении вакуума затворы вакуума 8 закрываются и резервуар герметизируется.
3
В настоящее время на ОАО «НЕФТЕМАШ» - Сапкон изготовлен и испытан опытный образец предлагаемого клапана дыхательно-предохранительного на П.С. в 3000 м/час.