Клапан предохранительный
SAFETY VALVE

Клапан предохранительный относится к предохранительной арматуре, устанавливаемой на емкостях, связанных с длительным или временным хранением веществ, величина давления паров которых может выходить за пределы предусмотренных величин.
Известен предохранительный клапан, устанавливаемый на котлах железнодорожных цистерн (см. патент №35998 RU от 21.10.2003 г.), в корпусе которого размещен клапан избыточного давления, седлом которого являются элементы корпуса, в котором размещен вакуумный клапан, седлом которого является клапан избыточного давления. Клапаны нагружены соответствующими пружинами, регулировка и нагружение которых выполняются отдельными устройствами.
Известен предохранительный клапан фирмы Fort vale (США), например №010/13212, устанавливаемый на стационарных и подвижных емкостях (принят за прототип, см. http/www.fortvale.com), предназначенный для предотвращения появления как избыточного давления, так и вакуума в емкостях, на которых он установлен.
В корпусе клапана прототипа размещены два клапана - избыточного давления и вакуумный, седлом клапана избыточного давления является корпус, а вакуумного - клапан избыточного давления. Клапан избыточного давления нагружен двумя пружинами, вакуумный - одной. Регулировка клапанов предусмотрена отдельными устройствами. При превышении давления в емкости происходит подъем клапана избыточного давления от своего седла, образуя кольцевой зазор, соединяющий полость емкости с атмосферой, при этом вакуумный клапан поднимается одновременно с клапаном избыточного давления, оставаясь герметичным. При появлении вакуума в емкости вакуумный клапан, сжимая пружину, опускается вниз от седла клапана избыточного давления, соединяя наружное пространство емкости с ее внутренним. При достижении в емкости давления до предусмотренных параметров клапаны садятся соответственно на свои седла.
Недостатком прототипа является неиспользование одновременного функционирования имеющихся двух клапанов - избыточного давления и вакуумного - при срабатывании от превышения давления газа в емкости сверх предусмотренного проектной документацией.
Целью изобретения является повышение эффективности функционирования предохранительного клапана путем одновременного функционирования клапанов - избыточного давления и вакуумного - при срабатывании от повышения давления газа в емкости сверх установленного проектной документацией.
Указанная цель достигается тем, что в предохранительном клапане, включающем клапан избыточного давления с совмещенным с ним вакуумным клапаном, установленными в корпусе, нагруженными отдельными пружинами, нагружаемыми и регулируемыми отдельными устройствами, причем седлом вакуумного клапана предусмотрен клапан избыточного давления, при этом перемещение вакуумного клапана ограничено в сторону перемещения клапана избыточного давления при его открытии под действием избыточного давления в емкости, на которой он установлен.
На фиг. 1 изображен предохранительный клапан в разрезе в положении, когда клапаны избыточного давления и вакуумный прижаты к своим седлам - клапан в герметичном состоянии.
На фиг. 2 - предохранительный клапан в положении, когда внутри емкости, на которой он установлен, повысилось давление сверх предусмотренного, клапан избыточного давления поднят со своего седла, вакуумный клапан в своем первоначальном состоянии.
На фиг. 3 - предохранительный клапан в положении, когда внутри емкости образовался вакуум сверх предусмотренного - вакуумный клапан при этом опустился, сжав пружину, клапан избыточного давления находится в своем первоначальном положении - герметично прижат к своему седлу.
Предохранительный клапан содержит корпус 1 (фиг. 1), внутри которого располагаются клапаны избыточного давления 2 и вакуумный 3, нагруженные пружинами 4 и 5 соответственно. Пружина 4 нагружается и регулируется стаканом 6, взаимодействующим с корпусом 1 посредством резьбы и нажимной тарелки 7, а пружина 5 нагружает клапан 3 посредством резьбовой гайки 8 и шайбы 9.
Снизу корпуса 1 установлена на резьбе втулка 16, в верхней части которой выполнен кольцевой выступ 18, контактирующий с уплотнением 11 клапана избыточного давления 2. В тарелке 7 установлен на резьбе стопор 17, контактирующий с хвостовиком 10 вакуумного клапана 3.
Полость А клапана избыточного давления 2 соединена с окнами Б корпуса 1.
Клапан избыточного давления является седлом вакуумного клапана 3 и опорной поверхностью пружин 4 и 5. Вверху выполнено отверстие для прохода штока 10 вакуумного клапана 3, внизу - окно В, закрываемое тарелкой 14 вакуумного клапана 3. На нижней поверхности клапана 2 предусмотрено уплотнение 11, с которым контактирует кольцевой выступ 18, и кольцевой выступ 12, контактирующий с уплотнением 13 вакуумного клапана 3.
При образовании избыточного давления в емкости сверх предусмотренного, давлением газа, находящегося в емкости, клапан избыточного давления 2 (фиг. 2), сжимая пружины 4 и 5 клапана избыточного давления и вакуумного соответственно, поднимается со своего седла, при этом образуются два кольцевых зазора - между клапаном избыточного давления и его седлом Г (кольцевым выступом 18) и вакуумным клапаном 3 и его седлом Д (клапаном избыточного давления), через которые газ из емкости и далее через полость А в клапане избыточного давления 2 и окна Б в корпусе 1 выходит наружу. После снижения давления в емкости до предусмотренного, клапан избыточного давления 2 под действием пружин 4 и 5 садится на свое седло (кольцевой выступ 18), одновременно садится на свое седло и вакуумный клапан 3.
При образовании вакуума в емкости более предусмотренного, под давлением атмосферного воздуха, проходящего через окна Б (рис. 3) корпуса 1, полость А и окно В в клапане избыточного давления 2, вакуумный клапан 3, сжимая пружину 5, открывается и через образовавшийся кольцевой зазор Г сообщает внутреннюю полость емкости с атмосферой, чем ликвидируется угроза повреждения емкости.
Ограничение перемещения вакуумного клапана при подъеме клапана избыточного давления приводит к появлению следующих факторов:
1. Уменьшается площадь клапана избыточного давления, на которую воздействует давление газовой среды, находящейся в емкости, т.к. исключается площадь тарелки вакуумного клапана - она остается неподвижной.
2. При срабатывании клапана избыточного давления клапан избыточного давления преодолевает действие усилия не только пружины клапана избыточного давления, но и пружины вакуумного клапана.
3. Дополнительно к кольцевому зазору между клапаном избыточного давления и его седлом открывается кольцевой зазор между вакуумным клапаном и его седлом (клапаном избыточного давления).
Первые два из изложенных выше факторов позволяют применять пружину клапана избыточного давления менее металлоемкой, а дополнительный кольцевой зазор между вакуумным клапаном и его седлом, образовавшийся благодаря ограничению вакуумного клапана, позволяет увеличить площадь выходного сечения, что благоприятно сказывается на повышении производительности клапана.