ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1998 года по МПК F16K17/194 

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим нормальную эксплуатацию установок, работающих под давлением, и может быть использовано в оборудовании для получения нитроцеллюлозы, коллоксилинов, лаков, эмалей, целлулоида, мастики и т.п.

При изготовлении нитроцеллюлозы с низкой вязкостью необходимо удлинять время стабилизации путем увеличения продолжительности ее обработки водой при температуре выше 100^oC и под давлением. Для этой цели используются трубчатые автоклавы непрерывного действия, представляющие собой длинную (1200 п.м.) трубу диаметром 10 см, обогреваемую паром, поступающим в паровую рубашку. Рабочее давление в трубчатом автоклаве 6 атм создается рабочим насосом, подающим нитроцеллюлозу с водой в трубчатый автоклав, и поддерживается барометрической трубой, соединенной с выходом трубчатого автоклава [1].

Недостатком существующего устройства для поддержания заданного давления в трубчатом автоклаве является значительная металлоемкость (высота барометрической трубы составляет 60 п.м. плюс площадки для ее обслуживания), значительные занимаемые производственные площадки, ненадежность в работе, проявляющаяся в том, что при колебаниях давления внутри трубчатого автоклава, например в сторону снижения, происходит забивка барометрической трубы нитроцеллюлозой, что выводит из строя ее работу и работу всего трубчатого автоклава. Освобождение 60-метровой барометрической трубы от нитроцеллюлозной массы является не только трудоемкой операцией, но и весьма опасной.

Известно устройство [2], состоящее из корпуса с входным и выходным патрубками. Входной патрубок соплом входит в полость корпуса. Сопло заканчивается кольцевым седлом (дюзой), которое перекрывается запорным устройством с рабочей поверхностью в форме плоского диска, закрепленным в поршневой юбке, держатель которой может перемещаться вверх-вниз по трубчатой направляющей проставки, в верхней части держателя закреплен шток, нагруженный статической нагрузкой (цилиндром), свободно скользящим внутри полого кожуха при движении штока вверх или вниз.

Система - пружина и статическая нагрузка (цилиндр) - создает требуемое давление в клапане. Поршень вместе с запорным устройством и штоком имеет возможность возвратно-поступательного движения, и в зависимости от силы потока жидкости запорное устройство то открывает, то перекрывает входное отверстие сопла входного патрубка.

Недостатками известного клапана являются возможность налипания нитроцеллюлозной массы на его рабочую поверхность и забивки внутреннего пространства поршневой юбки, что приведет к заклиниванию клапана и выходу его из строя, взрывоопасность, недостаточная надежность работы ввиду снижения со временем упругости пружины, невозможность варьирования рабочими давлениями при использовании нитроцеллюлозных суспензий различных марок.

Задачей изобретения является повышение надежности и безопасности в работе.

Технический результат достигается тем, что в предохранительном клапане, содержащем корпус с выходным патрубком и входным патрубком, проходящим в полость корпуса и заканчивающимся дюзой, перекрываемой запорным элементом, установленным с возможностью демонтажа в гнезде выступа поршневой юбки, закрепленной на штоке, пропущенном через перегородку проставки, разделяющей полость корпуса от полости проставки, соединенной с источником подачи жидкости, а на штоке установлены регулировочный элемент и статическая нагрузка, запорный элемент выполнен полым в форме полусферы, на боковой наружной поверхности поршневой юбки выполнен кольцевой выступ с продольно расположенными прорезями, а в ее основании выполнены сквозные продольные отверстия, при этом шток выполнен полым со сквозными окнами в стенке, соединяющими полость проставки с полостями штока и запорного элемента.

На фиг. 1 представлен предохранительный клапан для поддержания заданного давления в трубчатом автоклаве; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Клапан состоит из корпуса 1 с выходным патрубком 2 и входными патрубками 3, 4, корпус 1 является одновременно и камерой для приема нитроцеллюлозной массы из трубчатого автоклава. Входной патрубок 3 входит во внутреннее пространство корпуса 1, причем входной диаметр патрубка 3 равен диаметру массопровода в трубчатом автоклаве, а выходной диаметр патрубка 3 на 15% меньше входного (т. е. заканчивается дюзой), полого запорного элемента 5, имеющего форму полусферы, заканчивающегося выступом с резьбой, с помощью которой он ввернут в гнездо выступа поршневой юбки 6. Поршневая юбка 6 жестко закреплена га штоке 7, состоящем из двух частей, нижняя часть которого выполнена полой со сквозными окнами 8 в стенке, соединяющими полость проставки с полостью штока, и пазами 9, соединяющими полость штока с полостью запорного элемента, а верхняя часть выполнена с резьбой. Шток 7 проходит через перегородку проставки 10, разделяющую внутреннюю полость корпуса 1 от полости 11 проставки 10. Проставка 10 выполнена с входным патрубком 12, соединяющим полость 11 с источником подачи жидкости. Шток имеет уплотнители 13 и 14 и закреплен с помощью крышки 15 и болтов 16. На верхней части штока 7 установлены регулировочные элементы 17 и статическая нагрузка 18. На боковой наружной поверхности поршневой юбки 6 выполнен кольцевой выступ 19 с продольно расположенными прорезями 20, а в основании выступа поршневой юбки выполнены сквозные продольные отверстия 21.

Предохранительный клапан для поддержания рабочего давления в трубчатом автоклаве работает следующим образом.

Регулировочным элементом 17 настраивают определенное сечение выходного отверстия (зазор h) входного патрубка 2, задавая, этим самым, определенное противодавление. Нитроцеллюлозная суспензия с заданным давлением входит в патрубок 2, выходя из которого, поток, омывая запорный элемент 5 и скользя по внутренней отражательной поверхности поршневой юбки 6, меняет направление и попадает в полость корпуса 1, из которой удаляется через выходной патрубок 4. Одновременно в полость корпуса 1 через входной патрубок 3 подается вода для смыва нитроцеллюлозной массы со дна корпуса.

В случае повышения давления в трубчатом автоклаве сила воздействия потока на запорный элемент 5 возрастает и перемещает его вместе с поршневой юбкой 6 вверх. Зазор h увеличивается, уменьшая противодавление и снижая, тем самым, давление в трубчатом автоклаве до заданного. При снижении давления в трубчатом автолаве ниже рабочего, давление выходящего потока нитроцеллюлозной суспензии на запорный элемент падает, поршень перемещается вниз, сечение выходного отверстия уменьшается (уменьшается зазор h), противодавление возрастает, увеличивая, тем самым, давление в трубчатом автоклаве до рабочего. Температура выходящей из трубчатого автоклава нитроцеллюлозной суспензии выше 100^oC, поэтому для ее охлаждения, а также для недопущения оседания мелкой фракции нитроцеллюлозы на верхней части основания поршневой юбки во входной патрубок 12 проставки 10 подают воду, которая, заполнив полость 11 проставки 10, через сквозные окна 8 в стенке штока 7 попадает в его полую часть, а через пазы 9 попадает в полость запорного элемента 5, и через продольные отверстия 21, омывая основание поршневой юбки, через прорези 20 стекает в полость корпуса 1. Этот поток воды одновременно с охлаждением промывает всю наружную поверхность поршневой юбки от нитроцеллюлозной массы, обеспечивая, тем самым, надежную и безопасную работу предохранительного клапана.

При переходе трубчатого автоклава с одной марки нитроцеллюлозы на другую (а от этого зависит величина рабочего давления) необходимо количественно откорректировать комплект статической нагрузки 18.

Таким образом, предохранительный клапан надежно выравнивает даже незначительные колебания давления в трубчатом автоклаве, поддерживая заданный параметр, при этом полностью исключает забивку трубчатого автоклава и связанного с этим возможного взрыва, обеспечивая безопасное ведение процесса стабилизации.

Использование: в арматуростроении, для обеспечения надежной эксплуатации установок, работающих под давлением, может найти применение в оборудовании для получения нитратов целлюлозы, лаков, эмалей, целлулоида, мастики. Сущность изобретения: корпус предохранительного клапана выполнен с выходным и входным патрубком, заканчивающимся дюзой, перекрываемой запорным элементом. Полость корпуса отделена перегородкой от полости проставки, соединенной с источником жидкости. Через перегородку пропущен шток, на котором установлены регулировочный элемент, статическая нагрузка и поршневая юбка. В гнезде выступа юбки установлен запорный элемент, выполненный полым в форме полусферы. На боковой поверхности юбки выполнен кольцевой выступ с продольно расположенными прорезями, а в основании - сквозные продольные отверстия. Шток выполнен полым со сквозными окнами в стенке. Окна соединяют полость проставки с полостями штока и запорного элемента. 2 ил.

Предохранительный клапан, содержащий корпус с выходным патрубком и входным патрубком, проходящим в полость корпуса и заканчивающимся дюзой, перекрываемой запорным элементом, установленным с возможностью демонтажа в гнезде выступа поршневой юбки, закрепленной на штоке, пропущенном через перегороку проставки, разделяющей полость корпуса от полости проставки, соединенной с источником подачи жидкости, а на штоке установлены регулировочный элемент и статическая нагрузка, отличающийся тем, что запорный элемент выполнен полым в форме полусферы, на боковой наружной поверхности поршневой юбки выполнен кольцевой выступ с продольно расположенными прорезями, а в ее основании выполнены сквозные продольные отверстия, при этом шток выполнен полым со сквозными окнами в стенке, соединяющими полость проставки с полостями штока и запорного элемента.