ДРЕНАЖНО-ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН
SAFETY DRAINING VALVE

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для защиты как теплых, так и криогенных сосудов и резервуаров от превышения давления.
Известно предохранительное устройство для криогенных резервуаров, содержащее основной и импульсный клапаны, при этом на штоке основного клапана выполнены два упора, между которыми установлена нагруженная дополнительной пружиной тарель с сильфоном, внутренняя полость которого сообщен с управляющей полостью основного клапана (см. патент SU 1687984 A1).
Несмотря на то, что в данном предохранительном устройстве удается достичь высокой герметичности в затворе предохранительного клапана особенно для охраняемых криогенных резервуаров и сосудов с низким рабочим давлением, указанная конструкция обладает следующими недостатками:
- сложная конструкция как основного, так и импульсного клапанов;
- низкая надежность импульсного клапана, где в случае разрушения мембраны создается аварийная ситуация, так как открытие предохранительного клапана становится невозможным;
- сложность отстройки на давление срабатывания.
Наиболее близким к предлагаемого техническому решению является дренажно-предохранительный клапан, состоящий из основного и вспомогательного клапанов, в основном клапане расположены внутренний и внешний сильфоны, соединенные также с подпружиненным штоком запорного клапана, при этом межсильфонная полость снабжена трубкой, по которой производится подача и сброс рабочей среды из этой полости, осуществляемые с помощью вспомогательного клапана (см. Романенко Н.Т. и Куликов Ю.Ф «Криогенная арматура» М Машиностроение, 1978 г, стр 38, рис 29).
Недостатками дренажно-предохранительного клапана являются сложность и ненадежность, заложенные в конструктивной схеме работы клапана подачи и клапана сброса рабочей среды, установленных во вспомогательном клапане.
Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности дренажно-предохранительного клапана.
Поставленная цель достигается тем, что в дренажно-предохранительном клапане, состоящим из основного и вспомогательного клапанов, в основном клапане расположены внутренний л внешний сильфоны, соединенные также с подпружиненным штоком запорного клапана, при этом межсильфонная полость снабжена трубкой, по которой производится подача и сброс рабочей среды из этой полости, осуществляемые с помощью вспомогательного клапана, основной клапан выполнен в виде двух корпусов, при этом в первом корпусе расположены входной и выходной патрубки для рабочей среды и установлены седло, запорный клапан со штоком, соединенный с внутренним и внешним сильфонами, размещенными во втором корпусе и соединенные с корпусом, при этом межсильфонная полость соединена с выходным патрубком, а эффективная площадь внутреннего сильфона подбирается из условия получения усилия, гарантирующего герметичность затвора запорного клапана, а вспомогательный клапан выполнен из трех корпусов, при этом первый корпус подключен к входному и выходному патрубкам первого корпуса основного клапана и в нем установлены сильфон с пружиной и шток с двумя упорами, при этом на штоке между упорами размещены пружина и клапан сброса рабочей среды, на котором имеется уплотнение штока, а второй корпус вспомогательного клапана подключен к входному патрубку основного клапана и в нем установлен клапан для подачи рабочей среды в третий корпус, размещенный между седлами клапанов и подключенный к полости между внешним сильфоном и вторым корпусом основного клапана. Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся совокупными признаками идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, следовательно, она соответствует критерию НОВИЗНА.
Ha фиг. 1 показана конструктивная схема дренажно-предохранительного клапана, который состоит из основного клапана, выполненного в виде двух корпусов 1 и 2. Первый корпус имеет входной патрубок 3 для приема рабочей среды от защищаемого объекта (на черт. не показан) и выходной патрубок 4 и в первом корпусе 1 установлены седло 5 и запорный клапан 6 со штоком 7, соединенный с внутренним сильфоном 8 и внешним сильфоном 9, которые размещены во втором корпусе 2 и соединены со вторым корпусом 2, при этом межсильфонная полость 10 подключена трубкой 11 к выходному патрубку 4, и вспомогательного клапана, выполненного из трех корпусов 12, 13 и 14, при этом, первый корпус 12 трубкой 15 подключен к входному патрубку 3, а трубкой 16 - к выходному патрубку 4 первого корпуса 1 основного клапана и в нем установлен сильфон 17 с пружиной 18 и шток19 с верхним упором 20 и нижним упором 21, между которыми размещены пружина 22 и клапан 23 сброса рабочей среды, на котором установлено уплотнение 24 для штока 19, а второй корпус 13 трубкой 25 подсоединен к входному патрубку 3 первого корпуса 1 основного клапана и во втором корпусе 13 установлен подпружиненный клапан 26 для подачи рабочей среды в третий корпус 14, который размещен между седлом 27 клапана 26 и седлом 28 клапана 23 и соединен трубкой 29 с полостью 30, расположенной между внешним сильфоном 9 и вторым корпусом 2 основного клапана. Предварительное уплотнение запорного клапана 6 и седла 5 осуществляется пружиной 31, а гарантированная герметичность этого затвора достигается за счет расчета и подбора эффективной площади внутреннего сильфона 8 основного клапана, позволяющей создать в зависимости от типа уплотнения необходимое для герметичности затвора удельное давление. Для выполнения функции дренажного клапана на корпусе 2 основного клапана монтируется привод, например, пневмопривод 32 шток 33 которого непосредственно может передавать усилие, создаваемое пневмоприводом 32 на шток 7, для открытия запорного клапана 6.
Работа дренажно-предохранительного клапана происходит следующим образом. В исходном положении, отраженном на конструктивной схеме фиг 1, дренажно-предохранительный клапан находится в закрытом положении, так как давление в защищаемом объекте, например, в криогенном сосуде меньше установленного давления срабатывания дренажно-предохранительного клапана. В этом случае герметичность запорного клапана 6, расположенного в первом корпусе 1 основного клапана, обеспечивается за счет усилия от пружины 31 и усилия, создаваемого от давления рабочей среды, поступающей во входной патрубок 3, на эффективную площадь внутреннего сильфона 8, установленного во втором корпусе 2 основного клапана. Усилие от внутреннего сильфона 8 передается на запорный клапан 6 через шток 7, соединенный также с внешним сильфоном 9, тоже расположенном во втором корпусе 2 основного клапана, при этом межсильфонная полость 10 трубкой 11 соединена с выходным патрубком 4. Так как эффективная площадь внутреннего сильфона 8 больше, посадочной площади запорного клапана 6 на седло 5, то при повышении давления в защищаемом объекте усилие, передаваемое от внутреннего сильфона 8 через шток 7 на запорный клапан 6 будет только возрастать, повышая герметичность в затворе.
Закрытое положение запорного клапана 6 обеспечивается еще и тем, что в полости 30, расположенной между внешним сильфоном 9 и вторым корпусом 2 основного клапана. подключенной трубкой 29 к третьему корпусу 14 вспомогательного клапан, давление рабочей среды равно атмосферному, так как подпружиненный клапан 26 подачи рабочей среды в полость 30, расположенный во втором корпусе 13 вспомогательного клапана, закрыт, а клапан 23 сброса рабочей среды из полости 30, размещенный в первом корпусе 12 вспомогательного клапана, открыт, при этом первый корпус 12 соединен трубкой 16 с выходным патрубком 4, основного клапана. Открытое положение клапана 23 обеспечивается тем, что усилие со стороны сильфона 17 от давления рабочей среды, поступающей в первый корпус 12 по трубке 15, подключенной к входному патрубку 3 основного клапана, меньше усилия пружины 17, которое через шток 19 и нижний упор 21, выполненный на штоке 19 удерживает клапан 23 в открытом положении. Такое состояние будет сохраняться до тех пор, пока не начнется рост давления рабочей среды в защищаемом объекте. В этом случае одновременно будет повышаться давление рабочей среды над сильфоном 17, и когда усилие от сильфона 17 станет больше чем усилие от пружины 18, то шток 19 вместе с клапаном 23 начнет опускаться вниз, что  вначале приведет к посадке клапана 23 на седло 28 и разобщению полости 30 от выходного патрубка 4, а дальнейшее движение штока 19 через клапан 23 будет сопровождаться поджатием пружины 22 верхним упором 20, выполненным на штоке 19, что обеспечит герметичность клапана 23 при достижении давления над сильфоном 17 равного давлению срабатывания. В этом случае шток 19 откроет подпружиненный клапан 26 и рабочая среда через открытый клапан 26, по трубке 25 и трубке 29 поступает от входного патрубка 3 в полость 30, где под действием давления рабочей среды, действующей на эффективную площадь внешнего сильфона 9, создается усилие, под действием которого открывается запорный клапан 6 и остается, открытым пока давление в защищаемом объекте не начнет снижаться. Весь этот период герметичность между клапаном 23 и штоком 19 обеспечивается уплотнением 24, выполненным в клапане 23. При снижении давления в защищаемом объекте ниже давления срабатывания синхронно происходит уменьшение давления на сильфон 17. В результате шток 19 под действием пружины 18 начнет перемещаться вверх, что приводит к посадке подпружиненного клапана 26 на седло 27 и перекрытию подачи рабочей среды в полость 30. Дальнейшее передвижение штока 19 вверх приведет к открытию нижним упором 21 клапана 23 и сбросу рабочей среды из полости 30 в выходной патрубок 4 основного клапана. Давление в полости 30 упадет до атмосферного и запорный клапан 6 под действием пружины 31 и усилия от внутреннего сильфона 8, создаваемого от давления рабочей среды, сядет на седло 5. Таким образом, основной и вспомогательный клапаны дренажно-предохранительного клапана вновь вернутся в исходное положение. Помимо функции предохранительного клапана клапан может работать и как дренажный, так как он снабжен пневмоприводом, смонтированным на корпусе 2 основного клапана, и в случае подачи команды на пневмопривод 32 шток 33, связанный с пневмоприводом 32, перемещается вверх и открывает принудительно запорный клапан 6. Таким образом, предложенные технические решения позволяют упростить конструкцию и повысить надежность работы дренажно-предохранительного клапана.
Сравнение существенных признаков предлагаемого и уже известных решении дает основание считать, что предлагаемое техническое решение отвечает критериям «изобретательский уровень» и «промышленная применяемость».