ЗАПОРНО-ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1998 года по МПК F16K17/16 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в нефтехимической, нефтеперерабатывающей, химической, радиохимической и других отраслях промышленности в качестве запорного клапана и предохранительного устройства для защиты аппаратов и трубопроводов от перегрузки давлением.

Известно предохранительное устройство [1], включающее запорный орган, разрушаемую мембрану, ножевое устройство, седло, патрубки входа и выхода среды. Запорный орган соединен со штоком через сильфон. Мембрана размещена в выходном патрубке, ножевое устройство установлено на плече двуплечего рычага, соединенного с запорным органом. Внутри сильфона размещена пружина, с помощью которой запорный орган прижимается к седлу. Под действием давления среды, превышающего допустимое, запорный орган поднимается с седла и через тягу поворачивает рычаг, на котором закреплено ножевое устройство. При этом нож разрушает мембрану и открывается выходной патрубок для сброса среды. После выравнивания давления до и после запорного органа последний прижимается к седлу пружиной, обеспечивая герметичность. Замена мембраны осуществляется вручную.

Конструкция известного устройства [1] не допускает использования его в качестве запорного органа (вентиля) и в ней не предусмотрена возможность дистанционной замены всего устройства вместе с запорным органом и мембраной.

Известно запорно-предохранительное устройство [2 - прототип], включающее корпус с седлом, патрубками входа и выхода среды и установленный на штоке запорный орган, содержащий корпус со сквозными радиальными пазами, сообщающими полость выходного патрубка с надмембранным пространством. Нижняя поверхность запорного органа контактирует с поверхностью седла, обеспечивая герметичность соединения запорный орган - седло. Корпус запорного органа выполнен в виде перевернутого стакана, в верхней части которого крепится на резьбе ножевое устройство, мембрана установлена под ним в точке корпуса и уплотнена с помощью направляющего элемента, перемещаемого по резьбе в корпусе запорного органа. Шток имеет сильфонное уплотнение. В конструкции известного устройства [2] предусмотрена возможность дистанционного демонтажа и монтажа всего устройства, и оно может быть использовано в качестве запорного клапана и предохранительного устройства.

Устройство [2] имеет следующие недостатки.

1. При затяжке мембрана подвергается угловому перемещению, в результате которого ухудшается качество опорной поверхности (появляются задиры, риски, вдавливания и другие дефекты). Эти дефекты понижают точность срабатывания мембраны.

2. Затруднено регулирование зазора между острием ножа и куполом мембраны из-за смятия резьбы в ножевом устройстве, образующегося от усилий, передаваемых штоком через ножевое устройство на запорный орган при его многократном закрытии.

3. Расположение ножевого устройства в непосредственной близости от пазов, предназначенных для сброса среды, увеличивает гидравлическое сопротивление потоку среды.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности запорно-предохранительного устройства.

Решение задачи обеспечивается тем, что в известном устройстве, включающем корпус с седлом, патрубками входа и выхода среды, установленный на штоке запорный орган, содержащий корпус со сквозными радиальными пазами, направляющий элемент, ножевое устройство и мембрану, корпус запорного органа выполнен в виде резьбовой втулки с крышкой и внутренним кольцевым выступом, на верхней поверхности которого установлено ножевое устройство, а на нижней закреплена мембрана и размещен стопорный элемент. Кроме того, устройство снабжено промежуточным кольцом, установленным между направляющим элементом и мембраной, в котором на периферии выполнен, по крайней мере один паз для размещения стопорного элемента, выполненного в виде сухаря, размещенного в пазу кольца и в сквозном отверстии, выполненном в резьбовой втулке соосно с пазом.

На фиг.1 представлено устройство в разрезе; на фиг. 2 - запорный орган в разрезе; на фиг. 3 - вид A на фиг.2.

Устройство включает корпус 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 среды, крышку 4, седло 5, запорный орган 6, размещенный на штоке 7 с сильфонным уплотнением 8. Шток установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения от привода 9. Корпус 1 соединен с крышкой 4 через уплотнение 10 с помощью шпилек 11 и гаек 12. Запорный орган 6 (фиг.2, 3) содержит корпус запорного органа, выполненный в виде резьбовой втулки 13 с крышкой 14 и внутренним кольцевым выступом 15, на верхней поверхности с зазором установлено ножевое устройство 16, а на нижней закреплена мембрана 17, например хлопающая. Для центрирования запорного органа 6 в корпусе 1 предусмотрен направляющий элемент 18, соединенный с резьбовой втулкой 13. Между мембраной 17 и направляющим элементом 18 установлено промежуточной кольцо 19, в котором на периферии выполнен по крайней мере один паз 20, а в резьбовой втулке соосно с пазом 20 выполнено отверстие 21. В пазу 20 и отверстии 21 размещен стопорный элемент, выполненный в виде сухаря 22, предотвращающий от углового перемещения мембрану 17. Герметичность по поверхностям мембраны 17 достигается за счет затяжки с помощью направляющего элемента 18. Ножевое устройство 16 содержит обойму 23 и соединенные с ней ножи 24. Для фиксации положения ножевого устройства в резьбовой втулке 13 предусмотрена гайка 25. Для выхода среды в резьбовой втулке 13 выполнены сквозные радиальные пазы 26, а в крышке 4 - пазы 27, 28. В крышке также предусмотрен паз 29 для размещения пяты штока 7 и отверстие 30 для размещения стопорного шплинта 31. На крышке 4 установлено приспособление 32 для монтажа и демонтажа устройства.

Запорно-предохранительное устройство работает следующим образом. Выполняя функцию запорного органа, устройство осуществляет перекрытие и последующий пропуск потока среды по трубопроводу с обеспечением герметичности между седлом 5 и запорным органом 6. Герметизация достигается за счет передачи усилия на запорный орган 6 от штока 7 при его перемещении приводом 9. Пропуск среды из патрубка 2 в патрубок 3 осуществляется при подъеме запорного органа 6 от седла 5 и открытии проходного сечения.

При превышении давления в патрубке 2 сверх установленного заявляемое устройство работает как предохранительное устройство. Под действием давления среды хлопающая мембрана выворачивается и разрезается ножами на лепестки, открывая проходное сечение для сброса среды через пазы 26, 27, 28 в патрубок 3.

Для использования устройства на различные давления срабатывания мембраны регулируют зазор между лезвием ножа и куполом мембраны. Для этого перемещают ножевое устройство 16 в резьбовой втулке 13 на расчетную величину зазора.

Устройство позволяет совместить выполнение двух функций: надежное запирание и открывание проходного сечения в режиме работы вентиля и надежное раскрытие проходного сечения при превышении давления сверх допустимого в патрубке подачи среды. Конструкция позволяет повысить точность срабатывания мембраны за счет исключения перемещения мембраны при ее затяжке и более точного и надежного регулирования зазора между куполом мембраны и ножами ножевого устройства. Конструкция позволяет уменьшить сопротивление потоку среды, сбрасываемой после разрушения мембраны, за счет увеличения проходного сечения запорного органа, обеспеченного конструктивным выполнением и расположением ножевого устройства и крышки запорного органа.

Запорно-предохранительное устройство относится к арматуростроению и может быть использовано в химической, радиохимической и других отраслях промышленности в качестве запорного клапана и предохранительного устройства для защиты аппаратов и трубопроводов от перегрузки давлением. Устройство включает корпус с седлом, патрубками входа и выхода среды и установленный на штоке запорный орган, содержащий корпус со сквозными радиальными пазами, направляющий элемент, ножевое устройство, мембрану. Корпус запорного органа выполнен в виде резьбовой втулки с крышкой и внутренним кольцевым выступом, на верхней поверхности которого установлено ножевое устройство, а на нижней закреплена мембрана и размещен стопорный элемент, выполненный в виде сухаря и размещенный в отверстии резьбовой втулки и в пазу промежуточного кольца, установленного между направляющим элементом и мембраной. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Запорно-предохранительное устройство, включающее корпус с седлом, патрубками входа и выхода среды, установленный на штоке запорный орган, содержащий корпус со сквозными радиальными пазами, направляющий элемент, ножевое устройство и мембрану, отличающееся тем, что корпус запорного органа выполнен в виде резьбовой втулки с крышкой и внутренним кольцевым выступом, на верхней поверхности которого установлено ножевое устройство, а на нижней закреплена мембрана и размещен стопорный элемент. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено промежуточным кольцом, установленным между направляющим элементом и мембраной, в котором на периферии выполнен по крайней мере один паз для размещения стопорного элемента. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что стопорный элемент выполнен в виде сухаря, размещенного в пазу промежуточного кольца в сквозном отверстии, выполненном в резьбовой втулке соосно с пазом.