Клапан регулировки давления газа Российский патент 2024 года по МПК F16K17/196 

Изобретение относится к дыхательной арматуре резервуаров нефти и нефтепродуктов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей отрасли промышленности.

В качестве прототипа выбран клапан регулировки давления газа, содержащий основание и патрубок, между которыми установлен перепускной механизм, состоящий из кольца, соприкасающегося с патрубком, диска, соприкасающегося с кольцом, и пружинного регулятора, содержащего корпус с расположенной внутри него цилиндрической втулкой, а также верхний и нижний штоки, соединенные с корпусом и цилиндрической втулкой соответственно, и внешнюю и внутреннюю пружины, при этом внешняя пружина расположена снаружи корпуса регулятора между основанием и кольцом, а внутренняя пружина расположена снаружи нижнего штока между диском и цилиндрической втулкой [US 2012037243 A1, дата публикации: 16.02.2012 г., МПК: G05D 16/14].

Недостатком прототипа является высокий риск нарушения герметичности клапана регулировки давления газа из-за осевого поворота кольца с диском относительно пружинного регулятора. К осевому повороту может привести механическое воздействие на клапан или воздействие потоков проходящих через него газов, что в свою очередь может привести к нарушению прилегания кольца к патрубку и образованию зазора, через который возможна утечка газа из герметизируемого клапаном пространства, что существенным образом ухудшает эксплуатационные характеристики клапана регулировки давления газа.

Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в необходимости улучшения эксплуатационных характеристик клапана регулировки давления газа.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в снижении риска нарушения герметичности клапана регулировки давления газа.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Клапан регулировки давления газа содержит основание и патрубок, между которыми установлен перепускной механизм, состоящий из кольца, диска и пружинного регулятора, при этом кольцо закреплено на диске и соприкасается с патрубком, а диск соприкасается с кольцом и соединен с пружинным регулятором. В отличие от прототипа пружинный регулятор содержит корпус с установленными внутрь него регулирующим и направляющим штоками, и размещенной между ними пружиной, при этом поверхность направляющего штока имеет выступы, которые в поперечном сечении направляющего штока имеют П-образную форму, а корпус пружинного регулятора в месте контакта с направляющим штоком содержит направляющую втулку, на внутренней поверхности которой выполнены углубления, ответные выступам, выполненным на поверхности направляющего штока.

Перепускной механизм обеспечивает регулировку давления в герметизируемом клапаном пространстве в случае его изменения, и состоит из кольца, диска и пружинного регулятора, при этом кольцо закреплено на диске. Кольцо может быть закреплено на диске при помощи шпилек с пружинами и регулировочными гайками, за счет которых обеспечивается возможность регулировки силы упругости пружины, с которой она воздействует на диск для прижатия его к кольцу, и тем самым обеспечивается возможность регулировки величины вакуума, при котором происходит срабатывание перепускного механизма. При этом для фиксации пространственного положения пружин, на каждую из регулировочных гаек может быть оперта цилиндрическая втулка, внутри которой может быть расположена пружина.

Пружинный регулятор обеспечивает регулировку величины избыточного давления, при котором происходит срабатывание перепускного механизма, а также обеспечивает фиксацию пространственного положения элементов перепускного механизма друг относительно друга. Пружинный регулятор содержит корпус с установленными внутрь него регулирующим и направляющим штоками, и размещенной между ними пружиной, при этом корпус может быть неподвижно закреплен на основании.

Направляющий шток обеспечивает передачу силы упругости от пружины, установленной в корпусе пружинного регулятора, к диску, для чего на одном конце направляющего штока может быть закреплен диск, а на противоположном ему конце может обеспечиваться упор для пружины, установленной в корпусе пружинного регулятора. При этом для крепления диска один конец направляющего штока может иметь резьбу или резьбовое отверстие, а для обеспечения упора для пружины, противоположный конец может иметь площадку или проставку, выполненную из демпфирующего материала.

Направляющий шток и корпус пружинного регулятора обеспечивают снижение риска нарушения герметичности клапана регулировки давления газа за счет фиксации пространственного положения диска с кольцом относительно корпуса пружинного регулятора. Для этого на поверхности направляющего штока выполнены выступы, а корпус в месте контакта с направляющим штоком содержит направляющую втулку, на внутренней поверхности которой выполнены углубления, ответные выступам, выполненным на поверхности направляющего штока. Направляющий шток может быть выполнен цилиндрическим. В поперечном сечении направляющего штока выступы, выполненные на его поверхности, могут иметь П-образную форму, что обеспечивает наиболее равномерное распределение нагрузки на выступах в случае воздействия на шток изгибающего момента, что снижает риск выхода штока из строя и риск нарушения герметичности клапана регулировки давления газа. Высота П-образных выступов в поперечном сечении направляющего штока может составлять от 50 до 100% величины радиуса направляющего штока. Ширина П-образных выступов в поперечном сечении направляющего штока может составлять от 50 до 100% высоты П-образных выступов. Выполнение ширины и высоты П-образных выступов, в границах установленных диапазонов, позволяет снизить риск их надлома и выхода из строя направляющего штока, что в свою очередь снижает риск нарушения герметичности клапана регулировки давления газа. Выступы могут быть выполнены как по всей длине направляющего штока, так и по всей длине его нерезьбовой части, в случае если один из его концов имеет резьбу для крепления диска.

Выступы могут быть расположены на поверхности штока радиально. Расположение выступов друг относительно друга может варьироваться в зависимости от их количества. При этом для снижения риска нарушения герметичности клапана регулировки давления газа на поверхности направляющего штока могут быть выполнены четыре выступа, расположенные радиально-крестообразно.

Регулирующий шток обеспечивает регулировку силы упругости пружины, установленной в корпусе пружинного регулятора, с которой она воздействует на направляющий шток и закрепленный на его конце диск, за счет чего обеспечивается возможность регулировки допустимой величины избыточного давления, при котором происходит срабатывание перепускного механизма. Для этого один из концов регулировочного штока может иметь резьбу и шлицы или углубления для монтажного инструмента, а корпус пружинного регулятора в месте контакта с регулировочным штоком, может иметь резьбовое отверстие. Также для этого корпус регулировочного штока в средней части может иметь радиальный выступ для обеспечения упора в него пружины. В радиальном выступе может быть выполнено углубление, обеспечивающее фиксацию пространственного положения пружины внутри корпуса регулятора. Противоположный резьбовому конец регулирующего штока может быть погружен в пружину, а его длина может варьироваться в зависимости от допустимой степени сжатия пружины внутри корпуса пружинного регулятора, при которой погруженный в пружину конец регулирующего штока может быть уперт в направляющий шток.

Пружина, установленная в корпусе пружинного регулятора, как и пружины, при помощи которых кольцо может быть закреплено на диске, могут быть выполнены из любых материалов и иметь любое количество витков, обеспечивающих плавную и точную регулировку допустимых величин избыточного давления и вакуума, при которых происходит срабатывание перепускного механизма.

Дополнительно для снижения риска нарушения герметичности клапана регулировки давления газа корпус пружинного регулятора в месте контакта с направляющим штоком может содержать направляющую втулку, при этом углубления ответные выступам, выполненным на поверхности направляющего штока, могут быть выполнены на внутренней поверхности направляющей втулки, что позволяет предотвратить преждевременный износ корпуса пружинного регулятора и выход его из строя. В наиболее предпочтительном варианте исполнения направляющая втулка может быть выполнена из полимерного материала, что также позволяет предотвратить преждевременный износ корпуса пружинного регулятора и снизить риск нарушения герметичности клапана регулировки давления газа.

Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Изобретение характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что пружинный регулятор содержит корпус с установленными внутрь него регулирующим и направляющим штоками, и размещенной между ними пружиной, при этом поверхность направляющего штока имеет выступы, которые в поперечном сечении направляющего штока имеют П-образную форму, а корпус пружинного регулятора в месте контакта с направляющим штоком содержит направляющую втулку, на внутренней поверхности которой выполнены углубления, ответные выступам, выполненным на поверхности направляющего штока, что позволяет, при внешнем механическом воздействии на клапан, ограничить осевое перемещение соединенного с пружинным регулятором диска, и закрепленного на диске кольца и снизить риск неплотного их прилегания к посадочным местам.

Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска нарушения герметичности клапана регулировки давления газа, тем самым улучшаются его эксплуатационные характеристики.

Изобретение обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «новизна».

Из уровня техники не известны существенные отличительные признаки заявленного изобретения, ввиду чего оно соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется следующими фигурами.

Фиг. 1 - Клапан регулировки давления газа, поперечный разрез.

Фиг. 2 - Увеличенное изображение пружинного регулятора, поперечный разрез.

Фиг. 3 - Направляющий шток в месте его контакта с корпусом пружинного регулятора, разрез А-А.

Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути изобретения ниже представлен вариант его осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.

Клапан регулировки давления газа содержит основание 1 и патрубок 2. Основание 1 закреплено на патрубке 2 при помощи шпилек с шайбами и гайками. Между патрубком 2 и основанием 1 установлен перепускной механизм, состоящий из пружинного регулятора и соприкасающихся друг с другом диска 3 и кольца 4, которое также соприкасается с патрубком 2. Кольцо 4 закреплено на диске 3 посредством шпилек с пружинами 5 и регулировочными гайками, на которые опираются втулки 6, поддерживающие пружины 5.

Пружинный регулятор содержит полый корпус 7, присоединенный к основанию 1 элементами резьбового соединения, при этом в корпусе 7 установлены регулирующий и направляющий штоки 8 и 9, между которыми установлена пружина 10.

Регулирующий шток 8 выполнен цилиндрическим и на одном конце имеет резьбу и углубление под шестигранный ключ, а также имеет кольцевое углубление, обеспечивающее фиксацию одного конца пружины 10. При этом корпус 7 в месте контакта с регулирующим штоком 8 имеет резьбовое отверстие.

Направляющий шток 9 также выполнен цилиндрическим и имеет резьбу на одном конце, а на другом конце содержит присоединенную к нему резиновую проставку 11, в которую упирается второй конец пружины 10. При этом нерезьбовая часть направляющего штока 9 по всей длине имеет прямоугольные выступы, расположенные радиально-крестообразно, а в корпусе 7, в месте контакта с направляющим штоком 9, установлена полимерная направляющая втулка 12, на внутренней поверхности которой выполнены углубления, ответные выступам направляющего штока 9.

На резьбовом конце направляющего штока 9 при помощи гайки и пары шайб закреплен диск 3, а на резьбовом конце регулирующего штока 8 размещена пара гаек, предотвращающих развинчивание регулирующего штока 8.

Клапан дополнительно содержит защитную крышку 13, закрепленную на основании 1 при помощи рым-гаек и шпилек, а также содержит систему автономного пожаротушения 14 и кассетный огнепреградитель 15, соединенный с фланцем 16 для установки клапана на резервуар.

Изобретение работает следующим образом.

Перед установкой клапана на резервуар производится регулировка допустимого избыточного давления и допустимого вакуума, при которых происходит срабатывание перепускного механизма клапана. Допустимое избыточное давление, при котором происходит срабатывание перепускного механизма клапана, регулируется путем ввинчивания регулировочного штока 8 в резьбовое отверстие корпуса 7 регулятора при помощи шестигранного ключа и погружения тем самым регулировочного штока 8 внутрь корпуса 7 для сжатия установленной внутрь него пружины 10. Допустимый вакуум, при котором происходит срабатывание перепускного механизма клапана, регулируется путем затягивания регулировочных гаек, продвижения вверх по шпилькам втулок 6 и сжатия пружин 5, поддерживающих диск 3.

По окончании регулировки допустимых избыточного давления и вакуума на клапан устанавливается защитная крышка 13, фиксируемая рым-гайками на шпильках. После установки защитной крышки 13 клапан при помощи фланца 16 устанавливается на монтажный патрубок резервуара и вводится в эксплуатацию.

В процессе эксплуатации в случае превышения значения допустимого избыточного давления в резервуаре, диск 3 с закрепленным на нем кольцом 4 приподнимаются вверх, создавая зазор для выхода газа и выравнивания давления внутри резервуара, после чего диск 3 с кольцом 4 опускаются и кольцо 4 снова входит в контакт с патрубком 2, герметизируя внутреннее пространство резервуара. В случае превышения значения допустимого вакуума кольцо 4 остается неподвижным, а диск 3 опускается, создавая зазор для сообщения внутреннего пространства резервуара с атмосферой и выравнивания давления в резервуаре, после чего диск 3 поднимается и снова входит в контакт с кольцом 4, герметизируя внутреннее пространство резервуара.

При срабатывании перепускного механизма и движении кольца 4 и/или диска 3 вверх или вниз, направляющий шток 9, на конце которого закреплен диск 3, скользит вдоль внутреннего пространства направляющей втулки 12, установленной в корпусе 7 пружинного регулятора. Выполненные по всей длине нерезьбовой части направляющего штока 9 выступы, которые при этом расположены радиально-крестообразно, скользят внутри ответных им углублений, выполненных на внутренней поверхности направляющей втулки 12, что позволяет ограничить перемещение направляющего штока 9 и избежать поворота конструкции перепускного механизма вокруг собственной оси, что в свою очередь предотвращает заклинивание элементов клапана.

Таким образом обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска нарушения герметичности клапана регулировки давления газа, тем самым улучшаются его эксплуатационные характеристики.

Изобретение относится к дыхательной арматуре резервуаров нефти и нефтепродуктов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей отрасли промышленности. Сущность изобретения заключается в клапане регулировки давления газа, содержащем основание и патрубок, между которыми установлен перепускной механизм, состоящий из кольца, диска и пружинного регулятора, содержащего корпус с установленными внутрь него регулирующим и направляющим штоками, и размещенной между ними пружиной, при этом поверхность направляющего штока имеет выступы, которые в поперечном сечении направляющего штока имеют П-образную форму, а корпус пружинного регулятора в месте контакта с направляющим штоком содержит направляющую втулку, на внутренней поверхности которой выполнены углубления, ответные выступам, выполненным на поверхности направляющего штока. Изобретение направлено на снижение риска нарушения герметичности клапана регулировки давления газа. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Клапан регулировки давления газа, содержащий основание и патрубок, между которыми установлен перепускной механизм, состоящий из кольца, диска и пружинного регулятора, при этом кольцо закреплено на диске и соприкасается с патрубком, а диск соприкасается с кольцом и соединен с пружинным регулятором, отличающийся тем, что пружинный регулятор содержит корпус с установленными внутрь него регулирующим и направляющим штоками, и размещенной между ними пружиной, при этом поверхность направляющего штока имеет выступы, которые в поперечном сечении направляющего штока имеют П-образную форму, а корпус пружинного регулятора в месте контакта с направляющим штоком содержит направляющую втулку, на внутренней поверхности которой выполнены углубления, ответные выступам, выполненным на поверхности направляющего штока.

2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что направляющий шток выполнен цилиндрическим.

3. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что высота П-образных выступов в поперечном сечении направляющего штока составляет от 50 до 100% величины радиуса направляющего штока.

4. Клапан по п. 3, отличающийся тем, что ширина П-образных выступов в поперечном сечении направляющего штока составляет от 50 до 100% высоты П-образных выступов.

5. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что на поверхности направляющего штока выполнены четыре выступа, расположенные радиально-крестообразно.

6. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что направляющая втулка выполнена из полимерного материала.