ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН

Полезная модель предохранительного клапана относится к изделиям трубопроводной арматуры, предназначена для защиты от превышения давления в цистернах и контейнерах, заполняемых различными жидкостями, как, например, сжиженные газы, на железнодорожном, водном и автомобильном транспорте.
Полезная модель является предохранительным клапаном прямого действия. Известным аналогичным конструкциям клапанов присущи следующие основные конструктивные элементы: корпус с седлом, запорный орган - плунжер, пружинная установка, шток с упором, предназначенным для ограничения подъема плунжера при срабатывании клапана. Рабочая среда подается непосредственно на запорный орган или с противоположной стороны.
Сила давления рабочей среды на запорный орган уравновешивается силой действия пружинной установки, связанной со штоком, на котором закреплен плунжер клапана. Известны конструкции предохранительных клапанов, для которых является характерным отсутствие непосредственного контакта с рабочей средой органов настройки и пружинной сборки, вследствие их монтажа (установки) извне защищаемой емкости.
Исходя из требований безопасности при перевозке взрывопожароопасных жидкостей и сжиженных газов конструкции предохранительных клапанов должны по возможности меньше выступать над внешней поверхностью цистерны или контейнера с целью сохранения работоспособности клапана в случае возникновения аварии с переворачиванием емкости. Поэтому на цистернах и контейнерах, предназначенных для перевозки веществ указанного типа, в большинстве используются предохранительные клапаны, основная часть конструкции которых находится внутри емкости. Аналогичная конструкция клапана, например, которая изготавливается Арзамасским приборостроительным заводом, может рассматриваться в качестве аналога. К основным недостаткам известной конструкции следует отнести отсутствие возможности обеспечения замера давления перевозимых веществ. Решение вопроса замера давления рабочей среды, которая перевозится в цистерне, в любое (желаемое) время позволило бы сократить затраты времени на настраивание клапана, повысить точность его настраивания на требуемое давление.
В качестве прототипа принята конструкция фирмы "Fort Vale Engineering Limited", изделие "80 мм INTERNAL GAS RELIEF VALVE". Конструкция имеет корпус с седлом, пружинную установку, которая состоит из пружин и упорных тарелок, и взаимодействует с плунжером через шток со стопором, направляющую втулку, регулирующую гайку, выполненный в корпусе канал для подключения манометра для постоянного контроля давления в емкости.
По мнению авторов и заявителя, существенными общими недостатками вышеупомянутых конструкций клапанов является само расположение органов регулировки (настройки) пружинной сборки внутри емкости, вследствие чего существуют определенные трудности в случае необходимости переналадки клапана на требуемое давление рабочей среды. Например, в случае необходимости демонтажа габаритных конструкций клапанов из емкости без уверенности, что очередная регулировка будет последней. Конструкция прототипа хоть и предусматривает возможность замера давления в емкости, но конструктивно крепление манометра выполнено таким образом, что не предусмотрена возможность его замены для осуществления проверки, или его замены, без опустошения емкости.
В основу изобретения поставленная задача разработки усовершенствованной конструкции предохранительного клапана, путем изменения конструкции элементов клапана, а именно: корпуса, плунжера, регулировочных элементов пружинной сборки, путем установки дополнительного запорного клапана в канале подвода рабочей среды к манометру.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что предохранительный клапан, содержащий корпус с седлом, пружинную сборку, состоящую, по меньшей мере, из одной пружины и соприкасающихся тарелок, взаимодействующих с плунжером посредством штока, установленного в направляющей втулке, закрепленной в корпусе со стороны подачи высокого давления, регулировочную гайку, снабжен дополнительным регулировочным элементом сжатия пружин в виде гайки, расположенной на конце штока за плунжером, и дополнительным запорным клапаном, установленным в канале, выполненном в корпусе, входное отверстие которого соединено с полостью высокого давления, а выходное выполнено в виде патрубка для присоединения манометра.
Кроме того, предохранительный клапан может быть выполнен с составным штоком, состоящим из центральной втулки с направляющими для подвижно установленной опорной тарелки пружинной установки и расположенного внутри втулки болта с резьбой.
Общие с прототипом существенные признаки: корпус с седлом, пружинная сборка, состоящая, по меньшей мере, из одной пружины и соприкасающихся тарелок, взаимодействующих с плунжером посредством штока, установленного в направляющей втулке, закрепленной в корпусе со стороны подачи высокого давления, регулировочная гайка.
Существенные отличительные признаки заявленной полезной модели предохранительного клапана, обеспечивающие в совокупности с известными признаками достижение поставленного технического результата, следующие:
- клапан снабжен дополнительным регулировочным элементом сжатия пружин;
- регулировочный элемент расположен на конце штока за плунжером, извне емкости;
- клапан снабжен дополнительным запорным клапаном, установленным в канале, выполненном в корпусе, входное отверстие которого соединено с полостью высокого давления, а выходное выполнено в виде патрубка для присоединения манометра.
Расширительными существенными признаками, участвующими в достижении технического результата являются следующие: шток имеет составную конструкцию, состоит из центральной втулки с направляющими для подвижно установленной опорной тарелки пружинной сборки и расположенного внутри втулки болта с резьбой.
Конструкция клапана обеспечивает возможность проводить наладку клапана за один раз. Исключена необходимость проведения длительных процессов наладки (переналадки) клапана, связанных с демонтированием его из емкости. При этом также исключается необходимость полного опустошения емкости в виду того, что клапан манометра при замене манометра перекрывает поток рабочей среды. Также не увеличена внешняя (выступающая) часть клапана. Пружинная сборка взаимодействует с плунжером посредством штока, который выполнен с двумя регулировочными гайками для регулирования установочного сжатия пружин. В конструкции регулировочные гайки расположены с обеих сторон штока. В случае, когда используется составной шток, все регулирование пружинной сборки происходит за счет вращения головки центрального болта снаружи емкости (одной гайкой). Такое расположение регулировочных элементов обеспечивает возможность проводить предварительную настройку клапана с помощью гайки на конце штока, углубленного в емкость, а окончательное, прецизионное налаживание, - проводить регулировочной гайкой, которая расположенная с внешней стороны емкости.
Для улучшения процесса уплотнения жидкости в паре "седло-плунжер", последний зафиксирован от проворачивания на штоке, например, с помощью шпонки. Во фланце клапана выполнен канал для проведения замера давления среды в емкости перед седлом клапана. В канале блочно расположены
манометр и запорный клапан, что упрощает процесс эксплуатации манометра и предохранительного клапана вообще.
На фиг.1, представлен общий вид полезной модели предохранительного клапана, на фиг.2 изображена конструкция штока в собранном виде.
Клапан состоит из корпуса 1, в котором установлены пружинная сборка 2, шток 3, опорная тарелка 4, регулировочная гайка (со стороны высокого давления) 5, плунжер 6. С внешней стороны корпуса 1 имеется регулировочная гайка 7 на штоке (или головка болта с местом под ключ). В корпусе 1 собран запорный клапан 8, перекрывающий канал, подводящий рабочую среду к патрубку, в котором установлен манометр (не показан). Шток 3 сопряжен с втулкой 9, имеющей направляющий элемент, например, в виде шпонки.
Шток 3 может быть составным, состоящим из двух частей, одна из которых поз. 10 соединена с плунжером 11, а вторая 12 является опорой для пружин пружинной сборки и взаимодействует по резьбовому соединению с центральным болтом 13. Обе части штока соединены между собой по направляющим, обеспечивающим продольное (вдоль оси клапана) перемещение части штока 12, воспринимающей усилие пружин пружинной сборки 2.
Работа предохранительного клапана.
При повышении давления в емкости растет воздействие рабочей среды на плунжер 11. При достижении давлением значения 1,1 Рр (Рр - максимально допустимое давление в емкости) сила давления среды в емкости на плунжер 6 превышает силу воздействия пружин пружинной сборки 2, что обеспечивает подъем плунжера 6 над седлом, открывая проход для избыточной среды из емкости наружу.
При снижении давления в емкости до значения 0,9 Рр плунжер 11 садится на седло, перекрывая расход среды.
Регулирование давления открытия клапана достигается настройкой пружинной сборки 2.
Предохранительный клапан может найти применение в транспортных цистернах и контейнерах.
Заявитель: Закрытое акционерное общество «Киевское центральное конструкторское бюро арматуростроения», Украина.