УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ САНИТАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ ВЫПУСКНОГО КЛАПАНА СБРОСА ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ
PACKING FOR SANITARY STRUCTURE OF DISCHARGE VALVE FOR EXCESS PRESSURE DROP

Настоящее изобретение относится к усовершенствованному цельному гибкому уплотнению для конструкции выпускного клапана для сброса избыточного давления, применяемой для защиты ограниченного пространства, которое соответствует установленным санитарно-гигиеническим стандартам. Конструкция выпускного клапана содержит проем выпускного клапана для сброса давления в состояниях с предварительно заданным высоким избыточным давлением. Устройство сброса давления имеет рамную конструкцию, которая служит опорой для мембранного узла выпускного клапана, снабженного рядом прорезей, задающих разгружающую зону мембранного узла выпускного клапана. Уплотнение выполнено с возможностью установки между рамным элементом рамной конструкции и периферическим участком мембранного узла выпускного клапана. Единственное уплотнение выполняет двойную функцию предотвращения утечки текучей среды между рамным элементом и мембранным узлом выпускного клапана при одновременном поддерживании эффективного уплотнения во время циклов воздействия повышенного и пониженного давления на мембранный узел выпускного клапана во время применения конструкции выпускного клапана.
Разрывные клапаны традиционно снабжались разрывным листом металла, который содержит прерывистые прорези, обеспечивающие линию разупрочнения, образующую внешний контур разгружающей зоны выпускного клапана. Величина избыточного давления, необходимого для вскрытия разгружающей зоны выпускного клапана, определяется, помимо прочего, типом, толщиной и физическими характеристиками металла, выбранного для изготовления разрывного клапана, характера линии разупрочнения и местоположения линии разупрочнения на всей зоне выпускного клапана. Толщина металлического материала выпускного клапана ограничена в некоторых случаях регулятивными нормами до не более чем приблизительно 0,060 дюймов. Кроме того, для закрытия прорезей, формирующих линию разупрочнения, в сочетании с металлическим материалом обеспечивают тонкий слой термопластичного полимерного материала, например сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена (FEP) или эквивалентного полимера, например PTFE (политетрафторэтилена) или PFA.
В тех случаях, когда разрывной клапан применяют для защиты конструкций в отраслях, в которых технологическое оборудование, трубопроводы, емкости и т.п. должны эксплуатироваться в санитарно-гигиенических условиях, частая гигиеническая чистка с использованием очищающего средства, например пара, предусмотрена правилами и выполняется в соответствии с общепринятыми процедурами. На практике принято обеспечивать гибкое уплотнение между мембранным узлом выпускного клапана и опорной рамной конструкцией. Нетрудно понять, что в процессе очистки конструкций технологического оборудования важно обеспечивать, чтобы все вещества, остающиеся от конкретного технологического процесса, удалялись прежде, чем оборудование можно будет обратно использовать в работе. Особенно трудно вытеснять и удалять твердые частицы из трещин и щелей в компонентах подлежащего очистки оборудования.
Устройство выпускного клапана очень часто монтируют в вертикальном рабочем положении на боковой стенке технологических аппаратов или их компонентов, которые защищают от состояния избыточного давления. Соответственно, удаление твердых частиц, которые могут собираться вдоль нижней кромки, в общем, прямоугольного устройства выпускного клапана между гибким уплотнением и нижним рамным элементом устройства выпускного клапана, является особенно трудной задачей. Вышеизложенное справедливо, в частности, когда применяемое уплотнение имеет типичную P-образную форму в поперечнике, содержащую трубчатый сегмент, который выполнен за одно целое с плоским спадающим фартуком. Удлиненные уплотнения P-образного типа располагают между периферической кромкой мембраны выпускного клапана и противолежащим рамным элементом рамной конструкции устройства выпускного клапана, при этом трубчатый сегмент сжимается между выпускным клапаном и рамным элементом, тогда как участок фартука обеспечивает дополнительную уплотняющую поверхность между технологическим процессом и окружающей атмосферой.
Твердые частицы и т.п., образуемые в технологическом процессе, собираются в периферической щели, образованной между мембраной выпускного клапана и трубчатыми участками P-образного уплотнения. В случае вертикально смонтированного выпускного клапана, доля остаточных твердых частиц из технологического процесса, имеющих тенденцию к сбору в нижней горизонтальной щели между трубчатым P-образным уплотнением и мембранным узлом выпускного клапана и смежными вертикальными углами P-образного уплотнения, несоизмеримо больше, чем в случае остальной щели между P-образным уплотнением и опорной рамной конструкцией. Удаление твердых частиц, которые застряли в нижней горизонтальной щели между P-образным уплотнением и опорной рамной конструкцией, даже с помощью оборудования для очистки струей пара высокого давления, является особенно сложной задачей. Работа по удалению всех остаточных твердых частиц, находящихся в щелях между P-образным уплотнением и рамной конструкцией выпускного клапана, не только отнимает много времени, но часто, на практике, вытеснение паром остаточных твердых частиц, действительно, не совсем эффективно.
Поэтому давно существует нерешенная проблема усовершенствования уплотнения, которое устанавливают между периферией мембраны выпускного клапана и опорной рамной конструкцией и которое особенно полезно для санитарного технологического оборудования, в котором очистку конструкции выпускного клапана можно выполнять более эффективно, за более короткое время, чем прежде, когда обычно применяли уплотнения P-образного типа.
Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного уплотнения для обычного санитарно-гигиенического устройства сброса избыточного давления, имеющего рамную конструкцию, служащую опорой для краевого участка мембранного узла выпускного клапана, функционально предназначенного для сброса давления из состояния предварительно заданного избыточного давления. Типичный мембранный узел выпускного клапана имеет ряд прорезей, задающих линию разупрочнения, расположенных около рамы, определяющей внешний контур разгружающей зоны мембранного узла выпускного клапана. Уплотнение выполнено с возможностью установки между мембранным узлом выпускного клапана и поверхностью рамной конструкции в положение с уплотнением к ним.
Уплотнение содержит удлиненный гибкий цельный каркас, имеющий одинаковую конфигурацию по всей его длине и снабженный центральной секцией, концевым участком и задним участком. Центральная секция уплотнения выполнена с возможностью размещения, в общем, совмещенного с прорезями, задающими линию разупрочнения в мембранном узле выпускного клапана, когда уплотнение установлено между мембранным узлом выпускного клапана и смежной поверхностью рамной конструкции. Концевой участок уплотнения имеет, по существу, C-образную форму и внешнюю полку, образующую участок основной лапки, который выполнен за одно целое с центральной секцией каркаса уплотнения и выступает из нее в направлении для уплотняющего контакта с мембранным узлом выпускного клапана внутри от линии разупрочнения относительно рамной конструкции. Другая полка C-образного концевого участка уплотнения обеспечивает сегмент вспомогательной лапки, который также выполнен за одно целое с центральной секцией уплотнения. Сегмент вспомогательной лапки выполнен и расположен с возможностью контакта с мембранным узлом выпускного клапана снаружи от участка основной лапки и внутри от линии разупрочнения мембранного узла выпускного клапана, в установленном положении уплотнения. В установленном положении зона концевого участка уплотнения между участком основной лапки и сегментом вспомогательной лапки образует продольно продолжающее углубление между участком основной лапки и сегментом вспомогательной лапки, обращенное к мембранному узлу выпускного клапана. Таким образом, участок основной лапки и сегмент вспомогательной лапки могут взаимно относительно перемещаться один к другому и от другого в противоположных направлениях, когда углубление между ними увеличивается и уменьшается в размере. Данное относительное перемещение позволяет участку основной лапки и сегменту вспомогательной лапки оставаться в уплотняющем контакте с мембранным узлом выпускного клапана, когда последний циклически перемещается внутрь и наружу во время применения устройства. Фактически, C-образная форма концевого участка уплотнения и относительное положение и длина его участка основной лапки приводят к тому, что участок основной лапки в состоянии установки уплотнения изгибается настолько, что герметичное уплотнение между внешней кромкой участка основной лапки и проксимальной поверхностью участка основной лапки становится до некоторой степени еще более плотным во время смещения внутрь мембранного узла выпускного клапана под действием вакуума, существующего в защищаемой зоне конструкции.
Центральная секция каркаса уплотнения содержит удлиненный выступ, расположенный с возможностью контакта с мембранным узлом выпускного клапана снаружи от его линии разупрочнения, в установленном положении уплотнения. Выступ и сегмент вспомогательной лапки совместно образуют второе продольно продолжающееся углубление, обращенное к узлу выпускного клапана в установленном положении уплотнения. Сегмент вспомогательной лапки продолжается к выступу и тем самым образует поднутрение сегмента вспомогательной лапки, которое обращено ко второму углублению. Сегмент вспомогательной лапки уплотнения при нахождении в контакте с мембранным узлом выпускного клапана деформируется так, чтобы уменьшалась эффективная зона поднутрения сегмента вспомогательной лапки. Так как второе углубление обычно совмещено с прорезями линии разупрочнения в мембранном узле выпускного клапана, то когда мембранный узел выпускного клапана перемещается внутрь в результате создания вакуума в защищаемой зоне, во втором углублении и тем самым в поднутрении происходит повышение давления воздуха, что приводит к поджиму сегмента вспомогательной лапки в еще более герметичное уплотнение к мембранному узлу выпускного клапана.
Удлиненный выступ на центральной секции уплотнения также сжимается до такой степени, что в состоянии контакта с мембранным узлом выпускного клапана сохраняется его создающее уплотнение расположение по отношению к мембранному узлу выпускного клапана во время перемещений мембранного узла выпускного клапана внутрь и наружу под действием циклически изменяющегося давления устройства сброса избыточного давления.
Внешняя поверхность основной лапки C-образного концевого участка уплотнения в его установленном положении является относительно гладкой поверхностью всего с одной узкой кромкой, обращенной в сторону технологического процесса в устройстве сброса избыточного давления, которое обычно накапливает технологические твердые частицы особенно в самой нижней горизонтальной части упомянутого устройства, когда устройство установлено в часто применяемом вертикальном положении. Соответственно, очистка уплотнения в вертикальном положении устройства становится значительно легче и эффективнее, чем прежде, когда применяли традиционное P-образное уплотнение.
Кроме того, уплотнение в соответствии с настоящим изобретением служит одинарной заменой двум отдельным уплотнениям, которые требовались в прошлом, а именно P-образному уплотнению, изолирующему устройство сброса избыточного давления от окружающей атмосферы, и плоскому технологическому уплотнению между защищаемой зоной и устройством сброса избыточного давления.
Сущность изобретения поясняется на чертежах,
где фиг.1 - вид в плане санитарного устройства сброса избыточного давления, которое имеет рамную конструкцию, служащую опорой мембранному узлу выпускного клапана, выполненному с возможностью вскрытия под воздействием предварительно заданного избыточного давления, и которое содержит усовершенствованное уплотнение, выполненное с возможностью установки между мембранным узлом выпускного клапана и одной из поверхностей рамной конструкции, в положение с уплотнением к ним;
фиг.2 - местный увеличенный вид сзади устройства сброса избыточного давления, показанного на фиг.1, с вырывом частей, для ясности;
фиг.3 - вертикальное сечение по линии 3-3 на фиг.2, при наблюдении в направлении по стрелкам, с уплотнением, показанным в масштабе приблизительно 1,25 от его фактического размера;
фиг.4 - вертикальное сечение по линии 4-4 на фиг.2, снова при наблюдении в направлении по стрелкам и в таком же масштабе, как на фиг.3;
фиг.5 - местный увеличенный вид в разрезе приблизительно по линии 3-3 на фиг.2, с уплотнением, показанным в масштабе, который является приблизительно 10-кратным масштабом изображения уплотнения на фиг.3 и 4;
фиг.6 - вертикальное сечение уплотнения в масштабе, который дает приблизительно 3-кратное увеличение фактического размера уплотнения;
фиг.7 - местный вид в перспективе уплотнения, показанного на фиг.6; и
фиг.8 - сечение санитарного устройства сброса давления в соответствии с известным уровнем техники приблизительно в таком же масштабе, как на фиг.3 и 4, с изображением традиционного P-образного уплотнения между мембранным узлом выпускного клапана и рамной конструкцией вместе со вторым плоским уплотнением между рамными компонентами и конструкцией, защищаемой от избыточного давления.
Устройство 10 сброса избыточного давления, показанное на фиг.1, содержит конструкцию, которая может быть обычной рамной конструкцией 12, закрепляющей типичный мембранный узел 14 выпускного клапана для сброса избыточного давления, например взрыва или быстрогорящего пожара, который может случиться в зоне, защищаемой устройством 10. Усовершенствованное уплотнение 16 в соответствии с настоящим изобретением выполнено с возможностью установки между периферическим участком мембранного узла 14 выпускного клапана и противоположной поверхностью рамного компонента 18, формирующего часть конструкции 12. Рамная конструкция 12 является примером рамной конструкции, которая установлена на поверхности, например, стенки 20 (фиг.3 и 4) зоны, нуждающейся в защите от взрыва или находящихся под высоким давлением продуктов сгорания, созданных горением или чем-то подобным.
Рамный компонент 18 рамной конструкции 12 может содержать четыре, в общем, плоских внешних рамных элемента 22, которые соединены в их углах с формированием прямоугольника, при этом каждый из рамных элементов 22 изготовлен из подверженной коррозии или нержавеющей стали. Задняя сторона рамной конструкции 12 содержит прямоугольный рамный компонент 24, также выполненный из четырех, в общем, плоских рамных элементов 26, которые соединены в углах прямоугольника. На фиг.1-4 видно, что рамные элементы 22 рамного компонента 18 и рамные элементы 26 рамного компонента 24 имеют одинаковую ширину в поперечном сечении.
Мембранный узел 14 выпускного клапана, как правило, содержит пару относительно тонких металлических разрывных панелей, содержащих ряд удлиненных разнесенных прорезей 28, которые продолжаются сквозь упомянутые панели и совместно образуют U-образную линию разупрочнения, представляющую откидную зону листов напротив изгибающегося участка линии разупрочнения. Тонкий слой полимерного материала между панелями служит для закрывания прорезей, образующих линию разупрочнения в мембранном узле 14 выпускного клапана.
Тонкие металлические панели в примерном мембранном узле 14 выпускного клапана могут быть изготовлены из таких материалов, как нержавеющая сталь, инконель, титан, никель или хастеллой, имеющих толщину от приблизительно 0,05 до приблизительно 3 мм и обычно приблизительно 0,5 мм. Тонкий полимерный лист между металлическими панелями может быть, например, сополимером тетрафторэтилена и гексафторпропилена (FEP) или, в альтернативном варианте, политетрафторэтиленом (PTFE) или эквивалентными полимерами и иметь толщину от приблизительно 0,0125 мм до приблизительно 0,30 мм и, предпочтительно, приблизительно 0,250 мм. Специалистам в области производства разрывных клапанов хорошо известно, как выбирать тип металла, конкретную толщину металлических панелей, образующих мембранный узел 14 выпускного клапана, длину прорезей 28, образующих линию разупрочнения в мембранном узле 14 выпускного клапана, и интервал между соседними прорезями 28 мембранного узла 14 выпускного клапана, чтобы обеспечивать разрыв и вскрытие центральной зоны 30 сброса давления в мембранном узле 14 выпускного клапана, с отгибанием назад относительно их откидной зоны, для разгрузки состояния предварительно заданного избыточного давления в защищаемой зоне. Конкретные параметры разрывного давления конкретной конструкции мембранного узла выпускного клапана обычно базируются на информации, полученной на основании предшествующих изделий, а также итеративных эмпирических приемов. Панели мембранного узла 14 выпускного клапана могут выдаваться наружу в ограниченной степени относительно прямоугольной переходной линии 31, что лучше всего показано на фиг.1.
Санитарное уплотнение 16, которое выполнено с возможностью прокладки между поверхностью 32 мембранного узла 14 выпускного клапана и проксимальной лобовой поверхностью 34 рамного элемента 26, а также смежной поверхностью 36 стенки 20 защищаемой зоны, показано в его неустановленной конфигурации, с увеличением, на фиг.6. Уплотнение 16 представляет собой предпочтительно удлиненный гибкий цельный каркас 38, выполненный из синтетического полимерного материала. Каркас 38 может быть выполнен из такого материала, как белый (прозрачный) силиконовый каучук или полиуретановый полимерный материал. Каркас 38, формирующий уплотнение 16, имеет конфигурацию с одинаковым поперечным сечением, допускающим изготовление уплотнения 16 по экструзионной технологии. Каркас 38 имеет твердость от приблизительно 10 до приблизительно 80 по дурометру Шора со шкалой A и, предпочтительно, приблизительно 62. Чтобы уплотнение 16 можно было использовать в санитарных процессах с применением санитарно-гигиенического технологического оборудования и соответствующих конструкций, уплотнение должно удовлетворять положениям стандарта FDA 1.4404. Рамная конструкция 12 и смонтированный на ней мембранный узел 14 выпускного клапана также должны удовлетворять требованиям стандарта FDA 1.4404.
Каркас 38 уплотнения 16 содержит центральную секцию 40, концевой участок 42 и задний участок 44. Концевой участок 42 каркаса 38 уплотнения имеет, по существу, C-образную конфигурацию, содержащую поперечно данному участку две полки, из которых одна полка представляет собой участок 46 крайней основной лапки, а вторая полка образует сегмент 48 вспомогательной лапки. Две полки выступают одна от другой в противоположных направлениях. Зона между участком 46 основной лапки и сегментом вспомогательной лапки имеет вогнутую конфигурацию, как можно видеть на фиг.6, обеспечивающую непрерывное продольно продолжающееся углубление 50. Участок 46 основной лапки центральной секции 40 имеет существенно большие длину и толщину, чем сегмент 48 вспомогательной лапки.
Центральная секция 40 снабжена удлиненным монолитным, поперечно прямоугольным выступом 52, расположенным на расстоянии от сегмента 48 вспомогательной лапки. Выступ 52, продолжающийся наружу из центральной секции 40, и сегмент 48 вспомогательной лапки совместно образуют между собой второе продольно продолжающееся непрерывное углубление 54. Следует заметить, что крайняя плоская поверхность 56 центральной секции 40 расположена дальше внутрь и, следовательно, на ином уровне, чем внешняя плоская поверхность выступа 52. Сегмент 48 вспомогательной лапки снабжен продолжающимися внутрь поверхностями 58, представляющими собой поднутрение 60, сообщающееся с углублением 54 и лобовым выступом 52.
Задний участок 44 каркаса 38 уплотнения имеет существенно большую длину, чем центральная секция 40 и во взаимодействии с последней создает непрерывную продольно продолжающуюся канавку 62. Самый внутренний участок канавки 62 образован двумя противолежащими параллельными поверхностями 64 и 66, которые расположены на расстоянии одна от другой и под углом относительно противолежащих крайних поверхностей 68 и 70 канавки 62. Наклон внутренних поверхностей 64 и 66 относительно внешних поверхностей 68 и 70 предпочтительно составляет приблизительно 7°.
Уплотнение 16 выполнено, в частности, с возможностью закрепления между мембранным узлом 14 выпускного клапана и рамным элементом 26 в положении, перекрывающем стенку 20, как лучше всего показано на фиг.3-5. Канавка 62 уплотнения 16 вмещает в дополняющей конфигурации рамный элемент 26. Наклон самого внутреннего участка канавки 62, образованного противолежащими поверхностями 64 и 66, выполняет функцию механического фиксатора для сведения к минимуму возможного проскальзывания уплотнения 16 относительно рамной конструкции 12 и тем самым способствует удерживанию уплотнения 16 в его установленном положении во время циклического изгибания мембранного узла 14 выпускного клапана в процессе работы устройства 10. Прямоугольная металлическая проставка 72 между рамным элементом 26 и мембранным узлом 14 выпускного клапана имеет толщину, по существу равную толщине центральной секции 40 каркаса 38 между поверхностями 56 и 68.
Участок 46 основной лапки имеет такие длину и расположение, чтобы после установки уплотнения 16 отклоняться внутрь, в герметично уплотняющий контакт с внутренней поверхностью мембранного узла 14 выпускного клапана, как показано на фиг.5. Аналогично, сегмент 48 вспомогательной лапки имеет такие длину и расположение, чтобы отклоняться наружу в герметично уплотняющий контакт с внутренней поверхностью мембранного узла 14 выпускного клапана. Углубление 50 между участком 46 основной лапки и сегментом 48 вспомогательной лапки обращено к мембранному узлу 14 выпускного клапана. Как видно, например, из фиг.4 и 5, в положении установленного уплотнения 16 углубление 50 имеет меньший радиус, чем в состоянии неустановленного уплотнения 16, как показано на фиг.6. Сегмент вспомогательной лапки, который находится внутри прорезей 28, образующих линию разупрочнения, несколько сжат, что уменьшает размер, но не устраняет поднутрение 60.
Рамный элемент 26 содержит ряд кольцевых фланцев 74, выступающих из мембранного узла 14 выпускного клапана, которые служат для вмещения соответствующих резьбовых шпилек 76, опертых на стенку 20. Шпильки 76 продолжаются сквозь рамные элементы 26, проставки 72 и рамные элементы 22. Гайки 78 на соответствующих шпильках 76 разъемно закрепляют рамную конструкцию 12 вместе с проложенным в ней уплотнением 16 к стенке 20. Каждый из фланцев 74 выполнен в длину, чтобы обеспечивать эффективно уплотняющий контакт между задним участком 44 каркаса 38 уплотнения и стенкой 20, но при этом исключать излишнее сжатие заднего участка 44.
На фиг.8 показана в сечении ранее известная конструкция санитарного уплотнения с использованием обычного P-образного уплотнения 80 между мембранным узлом 14' выпускного клапана и рамным элементом 26'. Обычно, P-образное уплотнение 80 содержало трубчатую секцию 82, выполненную за одно целое с плоским свисающим фартучным участком 84. Трубчатую секцию 82 P-образного уплотнения 80 располагали напротив соседней поверхности мембранного узла 14' выпускного клапана, тогда как другую поверхность P-образного уплотнения 80 располагали напротив рамного элемента 26'. Чтобы ограничивать степень сжатия трубчатой секции 82 P-образного уплотнения 80, обычно обеспечивали прямоугольную проставку 88, аналогичную проставке 72. При использовании P-образного уплотнения, например уплотнения 80, необходимо было также применять другую прямоугольную плоскую прокладку 86, устанавливаемую между рамным элементом 26' и технологической стенкой 20', для изоляции устройства 10 сброса избыточного давления от технологического процесса. Соответственно, применение уплотнения типа P-образного уплотнения 80 требовало применения двух уплотнений, P-образного уплотнения 80 и уплотнения 86, а не единственного уплотнения 16 в соответствии с настоящим изобретением.
Как оказалось, во время работы уплотнение 16, установленное в устройство 10 сброса избыточного давления, обеспечивает непроницаемое уплотнение, даже несмотря на то, что мембранный узел 14 выпускного клапана претерпевает циклические деформации внутрь и наружу на расстояние до 3-4 мм. Во время значительного отклонения внутрь зоны 14a сброса давления мембранного узла 14 выпускного клапана, например, под действием вакуума порядка, по меньшей мере, 3-4 мм, участок 14a сброса давления мембранного узла 14 выпускного клапана отклоняется на участке сброса давления мембранного узла 14 выпускного клапана и тем самым оказывает давление на поверхность участка 46 основной лапки и вызывает перемещение участка 46 основной лапки к мембранному узлу 14 с созданием еще более плотного контакта участка 46 основной лапки с противолежащей внутренней поверхностью мембранного узла 14 выпускного клапана. Подобное периодическое перемещение внутрь центральной части мембранного узла 14 выпускного клапана приводит к тому, что как участок 46 основной лапки, так и сегмент 48 вспомогательной лапки отклоняются наружу в противоположных направлениях один от другого на некоторое расстояние, что увеличивает усилие уплотнения сегмента 48 вспомогательной лапки по контактной поверхности мембранного узла 14 выпускного клапана, одновременно с увеличением усилия уплотнения участка 46 основной лапки по противолежащей поверхности мембраны 14 выпускного клапана. Особое значение имеет тот факт, что усилия уплотнения участка 46 основной лапки и сегмента 48 вспомогательной лапки к поверхности мембранного узла 14 выпускного клапана являются взаимно компенсирующими, причем степень уплотнения в обоих случаях возрастает и снижается согласованно с величиной отклонения мембранного узла 14 выпускного клапана. Чем выше степень отклонения мембранного узла 14 выпускного клапана, тем выше вероятность возникновения утечки между уплотнением и технологическим процессом. Однако во время дальнейшего перемещения внутрь мембранного узла 14 выпускного клапана происходит соответственное повышение давления уплотнения участка 46 основной лапки на внутреннюю поверхность мембранного узла 14 выпускного клапана, что обеспечивает непроницаемое уплотнение в различных циклических рабочих режимах.
Как лучше всего показано на фиг.5, когда мембранный узел 14 выпускного клапана вынужден перемещаться внутрь под воздействием повышения степени вакуума в защищаемой зоне, то давление в углублении 54 повышается, и тем самым упомянутое повышение давления в поднутрении 60 создает направленное вверх усилие на сегмент 48 вспомогательной лапки, что увеличивает усилие уплотнения сегмента 48 вспомогательной лапки по противолежащей поверхности мембранного узла 14 выпускного клапана. Во время циклических смещений мембранного узла 14 выпускного клапана как участок 46 основной лапки, так и сегмент 48 вспомогательной лапки создают более герметичные уплотнения с мембранным узлом 14 выпускного клапана, так как участок 46 основной лапки и сегмент 48 вспомогательной лапки перемещаются один к другому и от другого. Подобное перемещение в противоположных направлениях обеспечивается соответствующими увеличением и уменьшением размера зоны углубления 50. Величина сжатия выступа 52 во время циклического перемещения мембранного узла 14 выпускного клапана также изменяется согласованно с перемещением внутрь и наружу мембранного узла выпускного клапана. Поэтому выступ 52 обеспечивает дополнительную компенсацию циклического перемещения мембранного узла выпускного клапана для характеристик непроницаемости уплотнения 16. Наличие свободного пространства с противоположных сторон выступа 52 допускает поперечное сжатие и расширение данного выступа в обоих направлениях и поддерживает уплотняющих контакт с противолежащей поверхностью мембранного узла 14 выпускного клапана, по существу, независимо от степени отклонения мембранного узла выпускного клапана. Уменьшенная толщина центральной секции 40 каркаса 38 уплотнения с противоположных сторон от выступа 52 позволяет выступу расширяться в противоположных направлениях во время его сжатия. Следовательно, настоящее усовершенствованное уплотнение обеспечивает следующие преимущества:
- проникновение технологических продуктов предотвращается перекрытием линии разупрочнения;
- единственное уплотнение выполняет функцию двух прокладок, применявшихся в прежних конструкциях клапанов;
- в контакте с технологическим процессом находится ограниченное число компонентов;
- рабочие характеристики не зависят от установки и применения оператором, так как кольцевые фланцы 74 предотвращают перетяжку крепежных средств 76, 78;
- прокладочная проставка 26, формирующая часть рамной конструкции 12, обеспечивает повышенную прочность рамы;
- 7-градусный изгиб углового участка канавки, образованной поверхностями 64 и 66 канавки 62, обеспечивает механическую фиксацию уплотнения 60 и сводит к минимуму тенденцию к выскальзыванию уплотнения из положения его установки;
- форма и конструкция уплотнения предотвращают накопление технологических продуктов, если устройство сброса избыточного давления установлено вертикально;
- участок 46 основной уплотняющей лапки обеспечивает непроницаемое уплотнение при смещениях порядка 3-4 мм мембранного узла 14 выпускного клапана;
- сегмент 48 вспомогательной лапки уплотнения 16 выполняет двойную функцию, а именно, при сжатии, он вызывает приложение увеличенного усилия уплотнения к участку 46 основной лапки, так как участок 46 лапки и сегмент 48 лапки отодвигаются один от другого, и обеспечивает оптимальные уплотнительные свойства при избыточном давлении и вакууме, соответственно, так как пониженное давление вызывает повышение нагрузки на сегмент 48 лапки;
- увеличенная высота выступа 52 дает материалу возможность растекания в противоположных направлениях при сжатии выступа 52 в условиях создания вакуума;
- увеличенная длина заднего участка 44 уплотнения 16 выполняет функцию уплотнения технологического соединения;
- увеличенная толщина выступа 52 выполняет также функцию механической фиксации уплотнения 16;
- толщина уплотнения вблизи внутреннего конца канавки 62 достаточна для предотвращения преждевременного разрушения уплотнения.