ДЫХАТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН
BREATHING VALVE

Изобретение относится к оборудованию резервуаров, используемых для хранения нефти и нефтепродуктов и предназначено для регулирования давления в резервуаре в заданных пределах и герметизации газового пространства резервуара. Заявляемое техническое решение может быть использовано при оснащении дыхательной арматурой резервуарных парков, АЗС, нефтебаз и т.д.
Известен дыхательный клапан [Патент РФ №2159887, приоритет 29.09.1999, опубл. 27.11.2000, бюлл. №33], содержащий корпус с затворами давления и вакуума, причем затворы давления выполнены на стенке пирамиды верхней части корпуса и угол наклона плоскости тарелей этих затворов составляет 15-45° относительно горизонтальной оси.
Недостаток этого клапана заключается в увеличенном весе конструкции за счет гравитационного принципа работы затвора - усилие выходящих газов сдерживается площадью тарели затвора и весом груза. Корпус имеет сложную форму и большие габариты.
В дыхательном клапане [Патент РФ №2165558, приоритет 29.09.1999, опубл. 20.04.2001, бюл. №11] тарели затворов давления и вакуума установлены на рычагах, снабженных магнитными замками, состоящими из магнитов и пластин. Магнитные замки создают необходимую нагрузку на затворы, тем самым достигается герметизация внутреннего содержимого резервуара. После выравнивания давления затворы закрываются и дополнительно фиксируются магнитными замками.
Клапан ненадежен в работе вследствие большого числа конструктивных элементов.
В известном дыхательном клапане [Патент РФ №2219407, приоритет 06.05.2002, опубл. 20.12.2003, бюл. №35] применены унифицированные затворы давления и вакуума, заранее настроенные на определенные рабочие параметры - производительность, давление и вакуум.
Недостаток клапана заключается в громоздкости и сложности конструкции.
В дыхательно-предохранительном клапане [Патент РФ №37792, приоритет 08.12.2003, опубл. 10.05.2004, бюл. №13], содержащем корпус с затворами давления и вакуума, тарель каждого затвора со стороны седла обтянута эластичной прокладкой в виде пленочного покрытия, выполненного из непримерзающего материала, например фторопласта, закрепленного на тарели. Движение тарели ограничено эластичным хлястиком, закрепленным одновременно на корпусе и тарели.
Наличие нескольких мест крепления эластичного хлястика приводит к снижению надежности работы дыхательно-предохранительного клапана.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является известный дыхательно-предохранительный клапан [Патент РФ №2137002, приоритет 23.03.1998, опубл. 10.09.1999, бюл. №25]. В корпусе клапана установлены затворы давления и вакуума (разрежения), выполненные в виде блоков в составе патрубка с фланцем (седло затвора) и тарелки с механическим креплением в корпусе клапана. Тарелки (подвижная закрывающаяся часть затвора) удерживаются в закрытом положении при помощи пружин, установленных внутри затвора, и снабжены дополнительными перепускными затворами.
Недостаток этого клапана заключается в снижении надежности работы вследствие наличия большого числа конструктивных элементов. Например, каждый затвор содержит по четыре пружины.
Задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции дыхательного клапана при повышении степени его надежности.
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого технического решения, заключается в обеспечении точности поддержания и регулирования давления паровоздушной смеси в резервуаре за счет применения затворов оригинальной конструкции.
Поставленная задача решается тем, что в дыхательном клапане, содержащем затворы давления и разрежения, включающие седло и тарель с пружиной, седло каждого затвора выполнено в виде рамки с утолщением вокруг отверстия арочного типа, обращенного вниз, по боковым сторонам которого расположены пазы с размещенными в них постоянными магнитами. При этом арочная часть седла выполнена со скосом внутрь затвора, а тарель закреплена в верхней части седла на утолщении и представляет собой гибкую пластину с пружиной в виде изогнутого стержня, снабженного роликом. Рамка может быть выполнена из металла с тефлоновым покрытием или из фторопласта, а пластина с двух сторон покрыта фторопластом.
Все затворы в клапане унифицированы. Тарель в отличие от прототипа закреплена снаружи затвора, а не в корпусе клапана и прижата стержнем с роликом, что позволяет заранее настроить затвор на определенное давление срабатывания.
В нижней части пазов под магнитами могут быть размещены полимерные прокладки, а в верхней части над магнитами могут быть размещены фиксирующие вставки, например, резиновые. Вставки предназначены для надежной фиксации постоянных магнитов в пазах рамки. Кроме того, затворы давления и разрежения могут быть разнесены по высоте корпуса, при этом затворы давления размещают под затворами разрежения.
Техническое решение поясняется следующими чертежами.
На фиг.1 схематично представлен вид спереди затвора дыхательного клапана.
На фиг.2 представлен вид сбоку затвора дыхательного клапана.
На фиг.3 представлен вид А фиг.2.
На фиг.4 схематично представлен общий вид дыхательного клапана.
На фиг.5 схематично представлен общий вид дыхательного клапана с затворами, разнесенными по высоте.
Дыхательный клапан содержит унифицированные затворы давления и разрежения. Каждый из них содержит седло, например, из фторопласта или цветного сплава с тефлоновым покрытием, выполненное в виде рамки 1 с утолщением 2, и тарель в виде стальной пластины 3. Утолщение 2 в рамке 1 образовано вокруг арочного отверстия 4, обращенного вниз. Арочная (нижняя) часть утолщения 2 имеет скос 5 внутрь затвора для стока конденсата в резервуар. В утолщении 2 седла вдоль боковых сторон отверстия 4 выполнены пазы 6 для размещения в них постоянных магнитов 7, например, в форме параллелепипеда, или цилиндра, или шайбы. Для фиксации магнитов 7 в пазах 6 могут быть использованы вставки 8, например, из резины. Вставки 8 заложены в верхнюю часть пазов 6 над магнитами 7.
Для регулирования усилия срабатывания затвора в нижнюю часть пазов 6 со стороны тарели под постоянные магниты 7 могут быть заложены прокладки 9 из пластика, ослабляющие действие магнитов 7.
Тарель закреплена в верхней части седла затвора и представляет собой гибкую пластину 3, закрывающую отверстие 4, изготовленную из закаленной стальной пружинной ленты (например, лента по ГОСТ 21996-76) и покрытую с двух сторон фторопластом. Пластина 3 прикреплена к утолщению 2 рамки 1 снаружи сверху посредством двух уголков 10 болтами 11 и прижата к утолщению 2 рамки 1 с помощью пружины в виде изогнутого стержня 12, в нижней части снабженного роликом 13 из пластика.
Пружинный стержень 12 закреплен в верхней части пластины 3 в сквозном диаметральном отверстии болта 14, стягивающего верхние выступающие части уголков 10 между собой.
Для крепления затвора к корпусу 15 дыхательного клапана в рамке 1 проделаны отверстия для крепежных элементов, соответствующие отверстиям в корпусе 15.
Затворы давления и разрежения выполнены идентичными и размещены по корпусу 15 клапана определенным образом в количестве, обеспечивающем площадь проходного сечения присоединительной горловины резервуара с нефтепродуктами для работы дыхательного клапана на «давление» и «разрежение».
Затворы давления смонтированы на корпусе 15 пластиной 3 со стержнем 12 и роликом 13 наружу, а затворы разрежения установлены пластиной 3 со стержнем 12 и роликом 13 внутрь корпуса 15.
При небольших значениях площади проходного сечения все затворы размещены по корпусу 15 дыхательного клапана на одном уровне.
Для большой площади проходного сечения количество затворов увеличивается, и их разносят по высоте, то есть размещают на двух уровнях следующим образом: затворы разрежения располагают над затворами давления. Такое размещение затворов способствует тому, чтобы конденсат, образующийся на поверхностях затвора внутри клапана, беспрепятственно стекал по скосу в арочной части седла в резервуар.
Экспериментально установлено, что арочное исполнение низа отверстия 4 и, следовательно, арочный вид нижней части утолщения 2 седла стабилизирует работу затвора дыхательного клапана, исключая «дребезг» стальной пластины 3, когда давление в резервуаре становится близким к атмосферному.
Точная регулировка давления срабатывания производится поворотом болта 14, удерживающего пружинный стержень 12, изменяя усилие прижатия гибкой пластины 3 к рамке 1.
Давление срабатывания затвора в некоторых случаях регулируют также прокладками 9 из пластика, заложенными в пазы 6 под магниты 7 (со стороны тарели), ослабляя действие магнитного поля.
Герметичность затвора обеспечивается притяжением стальной гибкой пластины 3 с помощью постоянных магнитов 7 к рамке 1.
Использование цветного сплава с тефлоновым покрытием или фторопласта в конструкции затвора дыхательного клапана позволяет избежать осаждения конденсата на поверхностях и, как следствие, избежать обмерзания.
Работа дыхательного клапана осуществляется следующим образом.
В корпусе 15 клапана установлены унифицированные затворы давления и разрежения, заранее настроенные на определенное давление срабатывания.
При закачке продукта в резервуар или при повышении температуры в нем создается избыточное давление. Воздействуя на пластину 3 затвора давления, сила, создаваемая давлением паровоздушной смеси, преодолевает усилие пружины в виде изогнутого стержня 12 и постоянных магнитов 7, притягивающих платину 3 затвора к рамке 1, отрывая отверстие 4. Паровоздушная смесь через отверстие 4 выходит во внешнюю среду, а давление в резервуаре снижается до необходимого значения. Пружинный стержень 12 с роликом 13 прижимают, а постоянные магниты 7 притягивают стальную гибкую пластину 3 к рамке 1. Отверстие 4 закрывается, и в результате затвор давления герметично закрыт.
При откачке продукта из резервуара или понижении температуры в резервуаре создается зона пониженного давления (разрежения).
Сила, создаваемая атмосферным давлением, воздействует на пластину 3 затвора разрежения. Создается перепад давления на затворе и гибкая стальная пластина 3 отклоняется внутрь корпуса 15 клапана, преодолевая усилие пружинного стержня 12 и постоянных магнитов 7, зафиксированных в пазах 6 вставками из резины 8 и притягивающих ее к рамке 1. Отверстие 4 затвора разрежения открывается. Воздух через это отверстие 4 втягивается в резервуар, и давление в нем повышается до заданного уровня.
Пружинный стержень 12 с роликом 13 прижимает тарель в виде гибкой стальной пластины 3, а постоянные магниты 7 притягивают ее к седлу в виде рамки 1 с утолщением 2. В результате затвор разрежения герметично закрывается и заданное давление поддерживается с высокой точностью.
Пластины 3 затворов при работе не резонируют, закрываются мягко, без ударов и хлопков благодаря арочному (полукруглому) типу нижней части отверстия 4.
Конденсат, образующийся на поверхностях затвора, стекает вниз в резервуар за счет того, что пластина 3 с обеих сторон покрыта фторопластом, а рамка 1 целиком изготовлена или из фторопласта или из металла с тефлоновым покрытием, и кроме того, на арочной части седла (в утолщении 2 рамки 1) выполнен скос внутрь затвора.
Герметичность затворов предлагаемой конструкции дыхательного клапана позволяет сохранить качество и объем хранимого в резервуаре продукта.
За счет того что конструкция состоит из конструктивно и технологически простых деталей с применением унифицированных затворов, существенно снижается себестоимость дыхательного клапана.