ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВО
SAFETY LOCKING DEVICE

Изобретение относится к предохранительно - запорным средствам и предназначено для использования на объектах, представляющих емкость с люком, который необходимо периодически открывать, и в закрытом положении которого необходимо обеспечить надежную герметизацию емкости путем использования в стыке надувного уплотнения и исключить возможность ее несанкционированной разгерметизации. К таким емкостям относятся емкости для хранения и транспортировки опасных газовых сред, а также технологические емкости для проведения в них технологических процессов при изготовлении изделий (например, печи для термообработки (пайки) изделий, или получении газовых сред).
Известно предохранительно-запорное устройство, содержащее корпус, на котором смонтирован мембранный механизм, выполненный в виде двух тарелей с закрепленной между ними эластичной мембраной, на которой закреплен стопор. Устройство снабжено штоком, установленным в корпусе с возможностью осевого перемещения и подпружиненным относительно корпуса. Мембрана оснащена настроечной пружиной. На конце штока установлен отсечной клапан. На данном штоке имеется кольцевой выступ. Шток и стопор расположены перпендикулярно друг относительно друга. Стопор диафрагменного механизма поджимает к штоку шарик, имеющий возможность взаимодействия с выступом штока.
При работе устройства давление подается в корпус устройства. Шарик упирается в торец выступа штока, и отсечной клапан находится в состоянии готовности. Если контролируемое давление превышает настроечное, то сумма сил, действующих на мембрану, превышает силу настроечной пружины мембранного механизма, в результате чего мембрана со штоком перемещается вверх, шарик выходит из зацепления с выступом, шток под действием пружины перемещается и отсечной клапан перекрывает отверстие подачи газа и фиксируется в данном положении.
(См. патент РФ №2342583, кл. F16K 17/06, 2008 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа выполнения данного устройства необходимо отметить, что оно характеризуется невысокой надежностью, обусловленной тем, что при падении давления газа отсечной клапан не обеспечивает гарантированного запирания канала подачи газа.
Задачей настоящего изобретения является разработка устройства, обеспечивающего надежное запирание механизмов независимо от наличия или отсутствия давления в системе.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в предохранительном запорном устройстве, содержащем корпус с установленным в нем подпружиненным штоком, обеспечивающим запирание затвора люка емкости, диафрагменный механизм, выполненный в виде образующих замкнутый объем двух тарелей с закрепленной между ними эластичной диафрагмой, разделяющей замкнутый объем на две полости, причем на диафрагме закреплен стопор, имеющий возможность фиксации штока при запирании люка емкости, новым является то, что одна из полостей диафрагменного механизма имеет возможность соединения с внутренним объемом емкости, а другая - с атмосферой, при этом устройство снабжено оснащенным следящим элементом обратным клапаном и пневмоцилиндром с поршнем, шток закреплен на поршне пневмоцилиндра, а обратный клапан соединен с полостью пневмоцилиндра, а также имеет возможность соединения с системой подачи воздуха и надувным уплотнением, предназначенным для герметизации стыка затвора с емкостью, следящий элемент обратного клапана имеет возможность взаимодействия с копиром, закрепленным на струбцинах затвора люка.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, на которых:
на фиг.1 - устройство, общий вид в разрезе,
на фиг.2 - вид А по фиг.1.
Предохранительное запорное устройство состоит из пневмоцилиндра 1, диафрагменного механизма 2 и обратного клапана 3. В состав устройства также входят копир 4 и сигнальный флажок 5.
Наиболее целесообразно пневмоцилиндр 1, диафрагменный механизм 2, обратный клапан 3 монтировать на кронштейне 6. Кронштейн 6, как правило, крепят на емкости 7 в области затвора (крышки). Копир 4 крепят на струбцинах 8 обода затвора 9.
Пневмоцилиндр 1 содержит поршень со штоком 10, имеющим возвратную пружину 11. На штоке имеется кольцевая проточка (позицией не обозначена).
Диафрагменный механизм 2 состоит из двух соединенных друг с другом и образующих замкнутый объем тарелей 12 и 13, между которыми закреплена эластичная диафрагма 14. На диафрагме закреплен подпружиненный относительно тарели 13 стопор 15, который через штуцер (позицией не обозначен) выведен наружу. Внутренняя поверхность тарели 13 и диафрагма 14 образуют полость 16, сообщающуюся с атмосферой. Внутренняя поверхность тарели 12 и диафрагма 14 образуют полость 17, которая посредством трубопровода (показан фрагментарно) сообщена с полостью (внутренним объемом) емкости.
Обратный клапан 3 выполнен в виде пневмоцилиндра, следящий элемент (шток) которого упругим элементом 18 подпружинен на копир 4.
В емкости имеется надувное уплотнение 19.
Полости пневмоцилиндра 1, обратного клапана 3 и надувного уплотнения 19 сообщены посредством трубопроводов и арматуры (позициями не обозначены) и соединены с источником подачи воздуха (не показан). При открытом положении затвора 9 полости указанных выше элементов сообщены с атмосферой.
Предохранительное запорное устройство функционирует следующим образом.
Работу устройства рассмотрим на примере эксплуатации печи для термообработки (пайки) изделий.
Устройство посредством кронштейна 6 монтируют на корпусе печи в зоне загрузочного люка, через который осуществляется загрузка и выгрузка изделий. Печь оснащена элементом герметизации люка, выполненным в виде кольцевого надувного уплотнения 19.
Копир 4 крепят на струбцинах 8 обода затвора 9 люка.
При открытом люке (положение загрузки или выгрузки) затвор находится в положении «открыто», при котором следящий элемент обратного клапана 3 контактирует с копиром 4 и сообщает полость надувного уплотнения 19 с атмосферой.
После загрузки в печь подлежащих обработке изделий, люк закрывают и фиксируют затвором, в результате чего копир 4 не воздействует на следящий элемент обратного клапана 3, который в конце хода копира открывает подачу воздуха одновременно в надувное уплотнение 19 и пневмоцилиндр 1. В процессе поступления воздуха в надувное уплотнение оно увеличивается в размерах и герметизирует стык «люк - корпус печи». При поступлении воздуха в пневмоцилиндр 1 поршень со штоком 10, преодолевая усилие пружины 11, совершает осевое перемещение, в результате которого конец штока 10 входит в гнездо обода затвора 9, блокируя его в закрытом положении. При создании в полости печи давления, среда из полости печи поступает в полость 17 диафрагменного блока 2, в результате чего диафрагма 14 упруго прогибается, стопор 15 совершает перемещение и заходит в кольцевую проточку штока 10, фиксируя его. Люк закрыт, заблокирован, стык люка герметизирован уплотнением 19.
Разблокирование люка осуществляется при давлении в емкости, равном атмосферному. В данном случае давление в полости 17 уменьшается, мембрана под действием пружины занимает исходное положение, стопор 15 выводится из кольцевой проточки штока, который под действием пружины 11 совершает обратное перемещение и разблокирует затвор. Люк открывают, извлекают изделия из емкости (полости печи), загружают в печь очередную партию изделий, и далее цикл повторяется аналогично описанному выше.
К достоинствам данного устройства необходимо отнести прежде всего его надежность, так как даже при разгерметизации или отказе пневмосистемы, затвор люка остается в закрытом положении за счет штока 10, зафиксированного в закрытом положении фиксатором 15. Разблокировка затвора возможна только тогда, когда давление в полости печи станет равным атмосферному.
Герметизация люка и блокировка его затвора осуществляются практически одновременно, что сокращает время данной технологической операции.
Исключена возможность разблокирования и открывания люка при наличии давления в емкости, что весьма важно, так как это может привести к браку изготавливаемых изделий, которые могут быть весьма дороги.
Исключена возможность создания давления в уплотнении 19 при открытом люке, что исключает возможность повреждения уплотнения (обеспечивается благодаря управляемому от копира 4 обратному клапану 3).
Сигнальный флажок 5 позволяет визуально определить состояние блокировки затвора люка.