УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛЬНОГО ПОКАЗА ТЕЧИ ИЗ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА
DEVICE FOR LEAKAGES FROM SAFETY VALVE VISUAL DISPLAY

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится, главным образом, к клапанам, в частности к устройствам для визуального показа течи из предохранительного клапана.
Уровень техники
[0002] Предохранительные клапаны часто используются для регулирования или ограничения давления в трубопроводах, с которыми они соединены, путем сброса давления, развивающегося в трубопроводах (например, при утечках клапана включения/выключения или регулятора давления). Для показа того, что имеет место течь через предохранительный клапан, разработаны различные устройства и/или способы, дающие возможность оператору или другому персоналу установки определить такую течь и соответствующим образом реагировать на нее.
Раскрытие изобретения
[0003] Раскрыто устройство для визуального показа течи из предохранительного клапана. В одном варианте раскрыто устройство, которое включает трубную заглушку, снабженную головкой и стержнем. Трубная заглушка предназначена для прикрепления к предохранительному клапану. Через головку и стержень проходит отверстие. Устройство, кроме того, включает первую гибкую диафрагму, для покрывания конца отверстия. В некоторых вариантах первая гибкая диафрагма выполнена с возможностью расширения при выпускании текучей среды через предохранительный клапан в отверстие трубной заглушки. В некоторых вариантах первая гибкая диафрагма включает отверстие для сброса давления, развиваемого в отверстии текучей средой, выпускаемой через предохранительный клапан. В некоторых вариантах первая гибкая диафрагма выполнена с возможностью расширения до первого размера под воздействием первого давления в отверстии и расширения до второго размера под воздействием второго давления в отверстии. В таких вариантах размер расширения диафрагмы должен показывать величину давления, сбрасываемого предохранительным клапаном.
[0004] В некоторых вариантах устройство, кроме того, включает вторую гибкую диафрагму, расположенную под первой гибкой диафрагмой. Вторая гибкая диафрагма отличается по цвету от первой гибкой диафрагмы. В некоторых вариантах непрозрачность первой гибкой диафрагмы выполнена уменьшаемой при ее расширении, чтобы сделать видимой вторую гибкую диафрагму. В других вариантах первая гибкая диафрагма выполнена с возможностью разрыва, когда давление в отверстии расширяет первую гибкую диафрагму сверх критической точки, чтобы сделать видимой вторую гибкую диафрагму. В некоторых других вариантах первая гибкая диафрагма выполнена с возможностью разрыва, когда давление в отверстии расширяет первую гибкую диафрагму сверх критической точки, чтобы сделать видимой головку трубной заглушки, причем головка трубной заглушки отличается по цвету от первой гибкой диафрагмы.
[0005] В некоторых вариантах устройство, кроме того, включает уплотнительное кольцо для крепления первой гибкой диафрагмы над отверстием трубной заглушки. В некоторых вариантах первая гибкая диафрагма прикреплена к трубной заглушке посредством по меньшей мере одного элемента из адгезива или сварки. В некоторых вариантах первая гибкая диафрагма выполнена с возможностью свечения в темноте. В некоторых вариантах предохранительный клапан и трубная заглушка выполнена с возможностью размещения внутри прозрачной трубки, которая непроницаема для внешней среды.
[0006] Другое раскрытое здесь иллюстративное устройство содержит трубную заглушку, включающую головку и резьбовой стержень. Трубная заглушка выполнена с резьбой для соединения с предохранительным клапаном. Через стержень и головку трубной заглушки проходит отверстие. Устройство, кроме того, включает первую гибкую диафрагму, прикрепляемую к головке трубной заглушки, для закрывания отверстия. В некоторых вариантах первая гибкая диафрагма с возможностью раздувания под давлением, производимым текучей средой, выпускаемой предохранительным клапаном в отверстие. В некоторых вариантах первая гибкая диафрагма включает отверстие для спуска избыточного давления в отверстие. В некоторых вариантах устройство, кроме того, включает вторую гибкую диафрагму, расположенную под первой гибкой диафрагмой. Первая гибкая диафрагма выполнена с возможностью по меньшей мере или становиться прозрачной при ее расширении, или разрыва при ее расширении сверх критической точки, чтобы сделать видимой вторую гибкую диафрагму. В таких вариантах вторая гибкая диафрагма должна отличаться по цвету от первой гибкой диафрагмы. В некоторых вариантах первая гибкая диафрагма выполнена с возможностью разрыва, при ее расширении сверх критической точки, чтобы делать видимой головку трубной заглушки, причем головка трубной заглушки отличается по цвету от первой гибкой диафрагмы. В некоторых вариантах первая гибкая диафрагма прикреплена над головкой трубной заглушки посредством по меньшей мере одного элемента из уплотнительного кольца, адгезива или сварки.
[0007] В других раскрытых здесь вариантах устройство включает трубную заглушку, фиксируемую на предохранительном клапане. Трубная заглушка должна иметь отверстие, проходящее через нее, чтобы обеспечить возможность прохождения через трубную заглушку текучей среды, выпускаемой предохранительным клапаном. Устройство, кроме того, включает гибкую диафрагму, прикрепленную к трубной заглушке для закрывания конца отверстия напротив предохранительного клапана. Гибкая диафрагма выполнена с возможностью раздувания под давлением для визуального показа выпуска текучей среды.
Краткое описание чертежей
[0008] На фиг. 1А схематически изображен вид сверху в перспективе известной трубной заглушки.
[0009] На фиг. 1В схематически изображен вид снизу в перспективе известной трубной заглушки по фиг. 1А.
[0010] На фиг. 1C схематически изображен вид сбоку известной трубной заглушки по фиг. 1А.
[ООН] На фиг. 1D схематически изображен вид снизу известной трубной заглушки по фиг. 1А.
[0012] На фиг. 2А изображен вид сверху в перспективе иллюстративной трубной заглушки, снабженной отверстием через центр заглушки, в соответствии с изложенными здесь принципами.
[0013] На фиг. 2В схематически изображен вид снизу иллюстративной трубной заглушки, показанной на фиг. 2А.
[0014] На фиг. 2С схематически изображен вид сверху иллюстративной трубной заглушки, показанной на фиг. 2А.
[0015] На фиг. 2D схематически изображен вид сбоку иллюстративной трубной заглушки, показанной на фиг. 2А.
[0016] На фиг. 2Е схематически изображен вид снизу иллюстративной трубной заглушки, показанной на фиг. 2А.
[0017] На фиг. 3А схематически изображен вид сверху в перспективе иллюстративного визуального индикатора течи для предохранительного клапана в соответствии с изложенными здесь принципами.
[0018] На фиг. 3В схематически изображен вид сбоку иллюстративного визуального индикатора течи, показанного на фиг. 3A.
[0019] На фиг. ЗС схематически изображен поперечный разрез иллюстративного визуального индикатора течи, показанного на фиг. 3A.
[0020] На фиг. 4А схематически изображен вид в перспективе иллюстративного предохранительного клапана в сборе, включающего в себя иллюстративный визуальный индикатор течи по фиг. 3A-3С, который приводится в действие посредством первого давления.
[0021] На фиг. 4В схематически изображен поперечный разрез иллюстративного предохранительного клапана в сборе по фиг. 4А.
[0022] На фиг. 4С схематически изображен вид в перспективе иллюстративного предохранительного клапана в сборе, показанного на фиг. 4А, который приводится в действие посредством второго давления, большего, чем первое давление.
[0023] На фиг. 4D схематически изображен поперечный разрез иллюстративного предохранительного клапана в сборе, показанного на фиг. 4С.
[0024] На фиг. 5 схематически изображен вид в перспективе иллюстративного предохранительного клапана в сборе, показанного на фиг. 4A-4D, после разрыва диафрагмы.
[0025] На фиг. 6 схематически изображен поперечный разрез иллюстративного предохранительного клапана в сборе по фиг. 4D со второй диафрагмой.
[0026] На фиг. 7 изображен частичный вырез иллюстративного предохранительного клапана в сборе по фиг. 4D, заключенного в прозрачную трубку.
Осуществление изобретения
[0027] Как правило, когда предохранительный клапан приводится в действие для сброса давления, предохранительный клапан издает громкий свистящий звук. Однако на производственном оборудовании или технологической установке, где действуют многие процессы, производящие шум, и где многие системы, устройства и др. могут требовать внимания операторов, звук (например, вышеупомянутый свистящий звук) и/или его источник может быть неочевидным. В некоторых ситуациях операторы могут прикреплять электронный индикатор давления для отправки сигнала на станцию управления, чтобы указывать, когда открывается предохранительный клапан. В других ситуациях индикатор разности давления фильтра, включенный в систему, может подавать сигнал, когда разность давления на фильтре возрастает выше заданного значения, указывающего на необходимость замены фильтра. Хотя эти способы обеспечивают визуальный показ изменения давления в системе трубопроводов, они являются сложными и дорогими. Другой известный подход включает в себя нанесение одного края бумажной ленты на выходное отверстие предохранительного клапана, который смещается, когда предохранительный клапан приводится в действие. Однако это не является визуально привлекательным, и бумага может быть сорвана движением воздуха в системе от источников в рабочем пространстве, отличном от выхода предохранительного клапана.
[0028] На фиг. 1А и 1B схематически изображены соответственно виды в перспективе сверху и снизу известной пластмассовой трубной заглушки 100. На фиг. 1C и 1D схематически изображены виды сбоку и снизу известной трубной заглушки, показанной на фиг. 1А и 1B, соответственно. Заглушка 100 и заглушки, аналогичные заглушке 100, как правило, используются в промышленности для закрывания конца трубы или другого компонента потока текучей среды. В частности, заглушка 100 снабжена резьбой 102 по меньшей мере на части стержня 104, который может быть зафиксирован в конце трубы с внутренней резьбой (не показано), путем вращения головки 106 заглушки 100 для уплотнения конца трубы.
[0029] На фиг. 2А-2В схематически изображены соответственно виды в перспективе сверху и снизу иллюстративной трубной заглушки 200. На фиг. 2С-2Е схематически изображены соответствующие виды сверху, сбоку и снизу иллюстративной трубной заглушки, показанной на фиг. 2А-2С, соответственно. Иллюстративная трубная заглушка 200 аналогична заглушке 100 по фиг. 1A-1D, с такой же резьбой 102, стержнем 104, и головкой 106. Однако иллюстративная заглушка 200 по фиг. 2А-2Е отличается от многих известных трубных заглушек (например, заглушки 100), поскольку иллюстративная заглушка 200 снабжена отверстием 202, которое проходит через стержень 104 и головку 106 заглушки 200. Как показано на фиг. 2А, головка уже имеет отверстие в верхней части, но оно не проходит полностью через головку 106. Соответственно, если иллюстративная заглушка 200 имеет резьбу до конца трубы (не показано), текучая среда в трубе сможет проходить через заглушку 200.
[0030] На фиг. 3A схематически изображен вид сверху в перспективе иллюстративного визуального индикатора 300 течи для предохранительного клапана в соответствии с изложенными здесь принципами. На фиг. 3В схематически изображен вид сбоку иллюстративного визуального индикатора 300 течи, показанного на фиг. 3A. На фиг. 3С схематически изображен поперечный разрез иллюстративного визуального индикатора 300 течи, показанного на фиг. 3В. В некоторых вариантах визуальный индикатор 300 включает заглушку 200, гибкую диафрагму 302 и уплотнительное кольцо 304.
[0031] Как показано на фиг. 3A-3С, гибкая диафрагма 302 расположена вокруг головки 106 заглушки 200 и закреплена на месте у стержня 104 посредством уплотнительного кольца 304. Таким образом, верхний конец заглушки 200 покрыт или закрыт.Однако, как показано на фиг. 3С, диафрагма 302 имеет маленькое отверстие 306 (например, точечное отверстие) для сброса избыточного давления, развиваемого в визуальном индикаторе 300 течи, на другую сторону диафрагмы 302, когда визуальный индикатор 300 течи соединен с выходом предохранительного клапана, как подробно описано ниже. В качестве альтернативы уплотнительному кольцу 304 гибкая диафрагма 302 может быть прикреплена к заглушке 200 любым количеством способов, включающих по меньшей мере одно из следующего: уплотнительные кольца, адгезив, сварка, или любым другим подходящим способом.
[0032] На фиг. 4А схематически изображен иллюстративный предохранительный клапан 400 в сборе, который включает иллюстративный визуальный индикатор 300 течи по фиг. 3A-3С, соединенный с известным предохранительным клапаном 402, который приводится в действие первым давлением. На фиг. 4B схематически изображен поперечный разрез иллюстративного предохранительного клапана 400 в сборе по фиг. 4А, приводимого в действие первым давлением. На фиг. 4С и 4D схематически изображен вид в перспективе и поперечный разрез иллюстративного предохранительного клапана 400 в сборе, приводимого в действие вторым давлением, которое больше, чем первое давление.
[0033] Как видно, иллюстративный визуальный индикатор 300 течи соединен с предохранительным клапаном 402 посредством резьбы 102. В процессе ввинчивания визуального индикатора 300 в предохранительный клапан 402 уплотнительное кольцо 304 сжимается между головкой 106 заглушки 200 и предохранительным клапаном 402. Сжимающее усилие проходит через диафрагму 302 для дополнительного крепления диафрагмы 302 на месте над головкой 106 заглушки 200.
[0034] Предохранительный клапан 402 показан с тарелкой 404, которая прижимается к седлу 406 клапана посредством усилия пружины 408. Кроме того, предохранительный клапан 402 показан в соединении с трубой 410. Когда текучая среда проходит через трубу 410, она перемещается вверх, к предохранительному клапану 402, пока не достигнет тарелки 404, находящейся в герметичном контакте с седлом 406 клапана. Если давление в трубе 410 превышает уплотняющее усилие, развиваемое пружиной 408, тарелка 404 проталкивается вверх для образования зазора 412 между тарелкой 404 и седлом 406 клапана, благодаря чему обеспечивается прохождение текучей среды через предохранительный клапан 402 и уменьшается давление в трубе 410. Кроме того, как показано на фиг. 4D, где предохранительный клапан 402 приводится в действие большим давлением, чем на фиг. 4B, тарелка 404 дополнительно перемещается для создания увеличенного зазора 412, таким образом, обеспечивая выпускание большего количества текучей среды через предохранительный клапан 402.
[0035] Однако в иллюстративном предохранительном клапане 400 в сборе, как только текучая среда выпускается через предохранительный клапан 402, она проходит через отверстие 202 визуального индикатора 300 течи, пока не достигнет диафрагмы 302. Поскольку давление текучей среды накапливается в визуальном индикаторе 300, диафрагма 302 раздувается, обычно в изогнутой или куполовидной форме 414 (содержащей, как правило, полусферический профиль, аналогичный по меньшей мере части надутого баллона или пузыря), так как гибкая диафрагма 302 растягивается или расширяется. Для предотвращения разрыва или надрыва диафрагмы 302 в диафрагме 302 выполнено отверстие 306 для обеспечения возможности сброса давления в визуальном индикаторе 300, но не перед тем, как диафрагма 302 раздувается до изогнутой формы 414. Таким образом, когда предохранительный клапан 402 приводится в действие давлением, создается изогнутая форма 414 для визуального показа того, что предохранительный клапан 402 приведен в действие под воздействием избыточного давления в трубе 410.
[0036] Кроме того, как указано выше, предохранительный клапан 402 может выпускать текучую среду из трубы 410 при различных давлениях. В результате изогнутая форма 414 может изменяться в размере для обеспечения визуального показа степени давления, спускаемого из трубы 410. Например, на фиг. 4B, где первое давление приводит в действие предохранительный клапан 400 в сборе, изогнутая форма 414 раздувается до меньшего размера, чем размер изогнутой поверхности 414 на фиг. 4D, где второе давление, большее, чем первое давление, приводит в действие предохранительный клапан 400 в сборе. Кроме того, давление, спускаемое из трубы 410, может быть достаточно высоким, чтобы превышать пороговый уровень, который растягивает диафрагму 302 в достаточной степени, чтобы вызвать разрыв изогнутой поверхности 414, как описано ниже в связи в фиг. 5.
[0037] На фиг. 5 схематически изображен иллюстративный предохранительный клапан 400 в сборе, показанный на фиг. 4A-4D, после разрыва диафрагмы 302. Как видно, когда диафрагма 302 разрывается, поскольку давление, спускаемое через предохранительный клапан 402, превышает способность диафрагмы 302 растягиваться (смещаться под воздействием любого давления, спускаемого через отверстие 306), головка 106 заглушки 200 становится видимой. В соответствии с настоящим изобретением головка 106 заглушки 200 может отличаться по цвету и/или быть более яркого цвета, чем диафрагма 302. Таким образом, обеспечивается визуальное отображение степени накопления давления в трубе 410 благодаря внезапному изменению цвета конца предохранительного клапана 400 в сборе (т.е. внешнего вида видимой головки 106) в состоянии, когда давление является большим, чем диафрагма 302 может указывать при раздувании.
[0038] Другие альтернативные индикаторы степени давления, спускаемого из трубы 410, могут включаться в предохранительный клапан в сборе, раскрытый в настоящем изобретении. Один альтернативный вариант включает возможность изогнутой поверхности 414 изменять цвет, когда степень давления, спускаемого через предохранительный клапан 402, увеличивается. Поскольку диафрагма 302 расширяется, образуя изогнутую поверхность 414, цвет и/или непрозрачность растянутой диафрагмы 302 может блекнуть и/или становиться почти прозрачным и/или просвечивающим. Соответственно, изменение цвета изогнутой поверхности 414 может достигаться путем включения второй диафрагмы 602 под первой диафрагмой 302, имеющей отличающийся цвет, как показано на фиг. 6, и отверстия 604. Поскольку первая (наружная) диафрагма 302 растягивается и становится более просвечивающейся, цвет второй (внутренней) диафрагмы 602 может становиться видимым. Для указания увеличивающейся степени давления цвет второй диафрагмы может быть ярче, чем цвет первой диафрагмы, чтобы привлекать внимание к увеличенному давлению, сбрасываемому предохранительным клапаном 400 в сборе. В предохранительный клапан 400 в сборе могут также включаться дополнительные слои диафрагмы.
[0039] В другом варианте в отдельный индикатор 300, рассчитанный на разрывание при различных давлениях, может включаться множество диафрагм 302, 602. Например, когда предохранительный клапан 400 в сборе приводится в действие, каждая диафрагма 302, 602 раздувается. В определенный момент наружная диафрагма 302, имеющая один цвет, может достигать критической точки и разрываться, таким образом, открывая внутреннюю диафрагму 602, имеющую второй цвет. Различные критические точки диафрагм 302, 602 могут достигаться благодаря изменению того, как плотно каждая диафрагма 302, 602 натянута вначале вокруг головки 106 заглушки 200, размера отверстия 306, 604 в каждой диафрагме 302, 602 для сброса накопившегося давления, толщины каждой диафрагмы 302, 602, и/или материала, используемого для каждой диафрагмы 302, 602. Материал, используемый для любой из диафрагм 302, раскрытых здесь, может включать нитрил, латекс или любой другой подходящий материал с упругими свойствами.
[0040] Другой альтернативный визуальный индикатор 300 включает внедрение диафрагмы 302, которая может светиться в темноте. Светящаяся в темноте диафрагма 302 может выполняться путем нанесения светящейся краски на диафрагму 302 при сборке визуального индикатора 300. Краска может наноситься на наружную диафрагму 302 или диафрагму 302 под наружным слоем, как описано выше. В некоторых вариантах материал диафрагмы 302 обладает свойством свечения в темноте.
[0041] Как описано ранее, вариант предохранительного клапана 400 в сборе спускает давление из трубы 410 в атмосферу. Соответственно, выпускаемая текучая среда, как правило, должна быть безопасной (т.е. нетоксичной, невоспламеняющейся и т.д.). Однако описанный здесь предохранительный клапан 400 в сборе может быть адаптирован к системе трубопроводов, способной удерживать и/или сдерживать текучую среду, выпускаемую предохранительным клапаном 400 в сборе. В частности, предохранительный клапан 400 в сборе может действовать точно таким же образом для опасных текучих сред. Для сдерживания опасной текучей среды весь предохранительный клапан 400 в сборе может быть заключен в прозрачную трубку или колбу 700, которая непроницаема для внешней среды, как показано на фиг. 7. Таким образом, предохранительный клапан 400 в сборе может обеспечивать визуальное отображение сброса давления без выпуска опасных текучих сред в атмосферу и/или в рабочую среду пространства процесса.
[0042] Предохранительный клапан 400 в сборе и раскрытые здесь варианты осуществления могут преимущественно применяться в условиях, когда текучая среда, выпускаемая иллюстративным предохранительным клапаном 400 в сборе, представляет собой газообразную среду. Однако в настоящем изобретении ничем не ограничено использование раскрытого предохранительного клапана 400 в сборе в любых подходящих условиях, где предохранительным клапаном 400 в сборе выпускаются негазообразные текучие среды.
[0043] Несмотря на то что в настоящей заявке описаны некоторые способы, устройство и готовые изделия, объем защиты настоящего изобретения не ограничивается ими. Следующие наглядные примеры являются неограничивающими, иллюстративными примерами. Напротив, объем защиты настоящего изобретения охватывает все способы, устройства и готовые изделия, явно находящиеся в пределах объема пунктов приложенной формулы либо буквально, либо в соответствии с доктриной эквивалентов.