УСТРОЙСТВО ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ОТКРЫТИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам проверки работоспособности предохранительной арматуры и может быть использована в химической, нефтедобывающей и других отраслях промышленности.
Узел подрыва необходим для периодической проверки работоспособности предохранительного клапана, которая заключается в принудительном (ручном) открытии клапана при помощи рычага. По действующим правилам установленных в нормативных документах такая проверка выполняется только при условии наличия давления в полости под седлом клапана. Давление в полости под седлом должно быть в пределах 0,9…1 давления настройки (давление при котором клапан срабатывает автоматически). Таким образом, при проверке оператор лишь помогает клапану открыться, а основное усилие, сжимающее пружину и вызывающее открытие, создает давление среды.
Известно устройство для проверки давления начала открытия сбросной пружины предохранительного клапана с ручным подрывом, выполненное в виде съемного механизма, включающего динамометрический ключ и адаптер, который выполнен с возможностью установки механизма на ось рычага ручного подрыва предохранительного клапана, и с возможностью измерения и фиксации момента, при котором ось рычага ручного подрыва поворачивается на минимальный угол [Патент РФ №184543, МПК G01L 1/00, опубл. 30.10.2018, БИ №31].
К недостаткам данного устройства следует отнести то, что при больших диаметрах седла, например 200 миллиметров и более, а также давлениях настройки клапана более 10 МПа усилия, необходимые для срабатывания клапана значительны. С учетом действующих требований по безопасности усилие, прикладываемое к рычагу не должно превышать 20 кгс. Для выполнения вышеописанных условий длина рычага может превышать 1,5-2 метра, что приводит к росту длины рычага и габаритов клапана, а это недопустимо.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство принудительного открытия предохранительного клапана, содержащее колпак с креплением к клапану, шток, систему принудительного открытия, состоящую из двух рычагов, [https://www.krnisolution.com/product/farris-steam-safety-valve/]. В данном устройстве снижение нагрузки при ручном открытии клапана (при диаметрах седла более 200 миллиметров и давлениях настройки клапана более 10 МПа) осуществляется путем использование системы из двух рычагов.
К недостаткам данного устройства следует отнести наличие сложной двухрычажной системы, которая существенно выступает за габариты клапана и требует пространства при работе (при принудительном открытии), кроме того, такая система содержит несколько шарниров, размещенные с наружной стороны колпака, которые необходимо обслуживать и очищать с целью предотвращения заклинивания.
Задачей полезной модели является создание относительно простого и компактного устройства принудительного открытия предохранительного клапана, позволяющего осуществлять принудительное открытие при диаметрах седла более 200 миллиметров и давлениях настройки клапана более 10 МПа с усилием на рычаге, не превышающим 20 кгс.
Поставленная задача достигается тем, что предлагается устройство принудительного открытия предохранительного клапана, содержащее колпак с креплением к клапану, шток, рычаг.
Отличительными конструктивными признаками предлагаемой полезной модели является то, что в верхней части штока на его боковой поверхности выполнено сквозное отверстие прямоугольного поперечного сечения, большие стороны которого размещены вертикально, в сквозное отверстие вставлен вал с возможностью вращения, причем оси вала и штока пересекаются, а боковая поверхность вала, в верхней части, контактирует с верхней гранью сквозного отверстия, причем на боковой поверхности вала в зоне его контакта с верхней гранью сквозного отверстия выполнена лыска, длина которой больше диаметра штока, а на параллельных поверхностях вала, ограничивающих лыску, выполнены скругления.
На фиг. 1 показана схема устройства принудительного открытия предохранительного клапана (закрытое положение клапана).
На фиг. 2 представлен разрез А-А (закрытое положение клапана).
На фиг. 3 изображена схема устройства принудительного открытия предохранительного клапана (открытое положение клапана).
На фиг. 4 показан вид Б (увеличено).
Устройство принудительного открытия предохранительного клапана содержит колпак 1 с креплением 2 к клапану, шток 3, рычаг 4, вал 5. Крепление 2 к клапану выполнено в виде фланцевого соединения.
В верхней части штока 3 на его боковой поверхности выполнено сквозное отверстие 6 прямоугольного поперечного сечения, большие стороны которого размещены вертикально. В сквозное отверстие 6 вставлен вал 5 с возможностью вращения, причем оси вала 5 и штока 3 пересекаются. За счет этого удается достичь более компактное расположение вала 5 и штока 3 без выступающих элементов.
Боковая поверхность вала 5 в верхней части контактирует с верхней гранью сквозного отверстия 6, а на боковой поверхности вала 5 в зоне его контакта с верхней гранью сквозного отверстия 6 выполнена лыска 7, длина которой больше диаметра штока 3. На параллельных поверхностях вала 5, ограничивающих лыску 7, выполнены скругления 8.
Устройство принудительного открытия предохранительного клапана работает следующим образом.
До момента проверки работоспособности предохранительного клапана в устройстве принудительного открытия предохранительного клапана (клапан находится в закрытом состоянии) рычаг 4 находится в вертикальном положении (под валом 5), плоская поверхность лыски 7, ограниченная параллельными поверхностями, расположена горизонтально, контактирует с верхней гранью сквозного отверстия 6, а шток 3 находится в нижнем положении.
При проверке работоспособности предохранительного клапана осуществляется поворот рычага 4, связанного с валом 5. При этом происходит воздействие лыски 7 на верхнюю грань сквозного отверстия 6, при котором происходит подъем штока 3, предохранительный клапан открывается, происходит сброс среды.
Воздействие поверхностей лыски 7 на шток 3 позволяет при повороте вала 5 поднять шток 3 на высоту, необходимую для срабатывания клапана, при этом соотношение плеч, образованных, с одной стороны, рычагом, а с другой лыской позволяет обеспечить необходимую силу подъема штока 3 при нагрузках на рычаге, не превышающих 20 кгс.
Благодаря тому, что в верхней части штока 3 на его боковой поверхности выполнено сквозное отверстие 6 прямоугольного поперечного сечения, большие стороны которого размещены вертикально, и в него (сквозное отверстие 6) вставлен вал 5 с возможностью вращения, причем оси вала 5 и штока 3 пересекаются, удается максимально уменьшить плечо воздействующего на шток 3 элемента и уйти от использования более сложного и громоздкого двухрычажного механизма или кулачкового механизма с длинным рычагом 4.
Увеличение силы, воздействующей на шток 3, достигается за счет того, что боковая поверхность вала 5 в верхней части контактирует с верхней гранью сквозного отверстия 6, а на боковой поверхности вала 5 в зоне его контакта с верхней гранью сквозного отверстия 6 выполнена лыска 7, которая выполняет роль толкателя (рычага). Такое исполнение позволяет по сравнению с кулачковым механизмом и двух рычажным устройством существенно уменьшить размеры устройства при обеспечении необходимого усилия открытия клапана даже при диаметрах седла клапана более 200 миллиметров и давлениях настройки клапана более 10 МПа, обеспечивая усилие на рычаге, не превышающее 20 кгс.
Выполнение в качестве толкателя, поднимающего шток, лыски 7 существенно упрощает конструкцию (отсутствуют шарниры и кронштейны для установки рычагов), уменьшает необходимую длину рычага 4 (за счет малого размера плеча, создаваемого лыской), а расположение осей вала 5 и штока 3 пересекающимися делает устройство компактным.
Расположение зоны контакта вала 5 и штока 3 внутри колпака 1 обеспечивает их защиту от загрязнений и снимает необходимость чистки и обслуживания.
С целью предотвращения заклинивания вала 5 в сквозном отверстии 6 длина лыски 7 больше диаметра штока 3. Для этой же цели на параллельных поверхностях вала 5, ограничивающих лыску 7, выполнены скругления 8, предотвращающие контакт штока 3 с валом 5 в боковых частях.
Предлагаемая конструкция устройства принудительного открытия предохранительного клапана при сравнительно простой конструкции и небольших размерах позволяет обеспечить необходимое усилие для срабатывания клапана.