Клапан для емкости с легкоиспаряющейся жидкостью Советский патент 1992 года по МПК G01F1/34 F16K15/14 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть применено в различных отраслях народного хозяйства, в частности в нефтехимической отрасли промышленности для регулирования давления в емкостях и замера количества испаряющейся жидкости.

Известны клапаны, содержащие корпус, в котором установлены впускной и выпускной клапаны, перепускная камера и устройство управления клапанами, выполненное на электромагните 1.

Недостатками данных устройств является невозможность учета количества испарившихся в атмосферу через клапан паров жидкости и невозможность сигнализации о

предельно допустимом уровне налива жидкости. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является клапан, выбранный в качестве прототипа 2, содержащий цилиндрический пустотелый корпус, с размещенными в нем выпускным и впускными подпружиненными клапанами и преобразователь расхода паров жидкости в виде волоконного световода сложенного вдвое и помещенного внутрь пустотелой пружины выпускного клапана.

Устройство работает следующим образом.

При повышении давления внутри емкости выше расчетной величины происходит

VI о о со со ю

открывание выпускного клапана. Пары жидкости выходят в атмосферу через огневой предохранитель и выпускной клапан.

При этом оптоволоконная петля изменяет радиус кривизны в зависимости от расхода.

При достижении расчетного значения вакууметрического давления открывается впускной клапан и воздух заполняет объем емкости, выравнивая давление.

. Недостатком данного устройства является невозможность сигнализации о предельном уровне налива жидкости в емкость.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем одновременчого обеспечения возможности измерения количества вышедших паров жидкости и сигнализации о предельном уровне налива жидкости в емкость.

Указанная цель достигается тем, что клапан снабжен источником питания, блоком включения питания, блоком включения источника света и сигнализатором уровня, при этом впускной клапан выполнен пустотелым и снабжен конусным буртиком на наружной стороне для взаимодействия с корпусом со стороны фланцев крепления к емкости, а выпускной клапан размещен во впускном клапане и выполнен в виде оси, у которой на одном конце укреплена связанная с корпусом решетка с крышкой, а на другом подвижно относительно оси установлен конусный питательный буртик, причем подвижный питательный конусный буртик на внутренней поверхности имеет пару диаметрально противоположных контактов, ответная пара которых установлена на оси, при этом источник питания соединен первым входом с первым контактом оси, а вторым с входом блока включения, который первым выходом подключен к сигнализатору уровня, а вторым через блок включения источника света ко второму контакту оси, причем дополнительный выход блока выключения источника света подсоединен к источнику света.

На чертеже изображена принципиальная схема клапана.

Устройство содержит цилиндрический пустотелый корпус 1 с фланцами 2 для крепления к емкости. Внутри корпуса 1, в нижней его части, со стороны фланцев 2 в пазах установлен огневой предохранитель 3 в виде диска, в центральное отверстие которого с возможностью перемещения установлен впускной клапан 4 в виде пустотелого цилиндра с конусным буртиком 5 на наружной стороне для взаимодействия с корпусом 1 со стороны фланцев 2 крепления к емкости.

На наружной поверхности впускного клапана 4 установлена упорная шайба 6 и цилиндрическая упорная пружина 7. Внутри впускного клапана 4 установлен выпускной

клапан в виде оси 8, у которой на одном конце закреплена жестко связанная с корпусом 1 решетка 9 с крышкой 10, а на другом подвижно относительно оси 8 установлен конусный буртик (клапан) 11, за основание

которого закреплен преобразователь расхода 12 паров жидкости в виде согнутого вдвое оптоволоконного световода, один конец которого подключен к источнику света 13, например, светодиоду, а другой - к анализатору света 14 (например, к цифровому вольтметру, соединенному с суммирующим по времени устройством). Внутренняя поверхность буртика (клапана) 11 снабжена парой диаметрально противоположных контактов 15 и 16, ответная пара 17 и 18 которых установлена на оси 8.

Контакт 17 электрически подключен к первому выходу источника питания ИП 19 (аккумуляторная батарея, стабилизатор и

т.п.), второй выход которого соединен с входом блока включения БВ 20 (например устройства, представляющего собой электронный ключ, выполненный на транзисторах или микросхемах по известным уже

схемам), который первым выходом подключен к сигнализатору уровня СУ 21, (например, световому или звуковому излучателю), а вторым - через блок включения источника света БВИС 22 (собранному, например, на

транзисторе и представляющему собой электронный ключ) к контакту 18 оси 2. Дополнительный выход блока включения источника, света 22 подсоединён к источнику света 13.

Клапан работает следующим образом.

В исходном состоянии выпускной 11 и впускной 4 клапаны закрыты. Соблюдаются условия:

1)для впускного клапана 4: у Ивсен Ра - РА

Рвсен Рупр Ст1, ,(1)

где у - удельный вес жидкости; Ра атмосферное давление; РА - абсолютное давление; бтг- сила тяжести клапана;

Fynp. - сила упругости пружины 8.

2)для выпускного клапана 11:

Ризб. (РО+ р gh) -Ратм Ста(2)

где Ризб - избыточное давление в емкости; Ро - атмосферное давление;

р gh - весовое давление жидкости;

Ратм - поверхностное давление;

Ст2 - сила тяжести конусного буртика клапана 11.

При достижении определенного давления вакуума в емкости равновесие (1) нарушается

Рвак Fynp. - Gr1,

и впускной клапан 4 перемещается вниз, открывая пространство для прохода воздуха. Воздух поступает через огневой предохранитель 3 и устанавливает равновесие (1). Клапан закрывается.

По достижении определенного избы- точного давления в емкости происходит нарушение равенства (2) Ризб. Ст2, конусный буртик (клапан) 11 смещается вверх, замыкает нижний контакт 18 и контакт 15 на вертикальной оси 8, включает тем самым датчик расхода, который за счет изменения интенсивности света, проходящего через оптоволокно, изменяющего радиус изгиба ввиду давления паров жидкости на клапан, дает показания о расходе (пропорциональ- ном радиусу изгиба) на анализаторе света 14.

В режиме сигнализации о предельно допустимом уровне налива клапан работает следующим образом.

При начале заполнения емкости или до- ливе

PA Po-pgh.

По мере заполнения Риэб (Ра + р gh) - -Ратм возрастает (за счет увеличения h) и ста- новится значительно больше Ст2. Выпускной клапан открывается и начинает двигаться вверх по вертикальной оси 8, замыкая сначала контакты 15 и 18 и регистрируя (как описано выше) расход паров жидкости.

Замыкание контактов 15 и 18 сигнализирует лишь о уровне наполнения емкости. Замыкание контактов 15 и 18 осуществляется постоянно при открытии выпускного кла- пана 11, путем электрического воздействия на БВИС (22), напряжение на который подается через ВВП (20) с блока питания 19. Таким образом при заполнении емкости жидкостью замыкание контактов 15 и 18 подключают питание к БВИС (22), т.е. включают все устройство. При размыкании этих контактов напряжение на БВИС (22) остается, а снимается напряжение лишь с СУ (21), БВИС (22) подает в блок источника света 13 напряжение питания.

При достижении определенного уровня жидкостью, чему соответствует определенное избыточное давление Ризб. происходит

замыкание контактов 16 и 17, в результате чего на сигнал с них проходит на блок источника питания 19, а следовательно и блок включения питания 20, который отключает питание от блока включения источника света 22 и включает питание на сигнализатор уровня 21. Происходит сигнализация о уровне наполнения (световая или звуковая).

Формула изобретения Клапан для емкости с легкоиспаряющейся жидкостью, содержащий цилиндрический пустотелый корпус с фланцами крепления к емкости, размещенные в нем коаксиально цилиндрический подпружиненный впускной клапан и цилиндрический выпускной клапан с коническим буртом на наружной поверхности, световод, сложенный вдвое и подключенный концами к источнику и анализатору света, и размещенный на выпускном клапане огневой предохранитель, расположенный со стороны фланцев крепления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем одновременного обеспечения возможности измерения количества вышедших паров жидкости и сигнализации о предельном уровне налива жидкости в емкость, он снабжен источником питания, блоком включения питания, блоком включения источника света и сигнализатором уровня, при этом впускной клапан выполнен пустотелым и снабжен конусным буртиком на наружной стороне для взаимодействия с корпусом со стороны фланцев крепления к емкости, а выпускной клапан размещен в впускном клапане и выполнен в виде оси, у которой на одном конце укреплена связанная с корпусом решетка с крышкой, а на другом подвижно относительно оси установлен подвижный конусный буртик, причем подвижный конусный буртик на внутренней поверхности имеет пзру диаметрально противоположных контактов, ответная пара которых установлена на оси, при этом источник питания соединен первым выходом с первым контактом оси, а вторым - с входом блока включения, который первым выходом подключен к сигнализатору уровня, а вторым через блок включения источника света - к второму контакту оси, причем дополнительный выход блока включения источника света подсоединен к источнику света.

//

в

/J

Устройство предназначено для измерения количества вышедших из емкости паров легкоиспаряющейся жидкости и сигнализации о предельном уровне налива жидкости в емкость. Устройство содержит цилиндрический пустотелый корпус 1, подпружиненный впускной клапан 4 с конусным буртом 5 и выпускной клапан 8 с коническим буртом 11. Впускной клапан 4 имеет огневой предохранитель (решетку) 3. Выпускной клапан 8 выполнен в виде оси и имеет с одной стороны решетку 9 с крышкой 10, а с другой - подвижный относительно оси конусный буртик 11 с контактами 15,16. На оси закреплены контакты 17 и 18, а также размещен преобразователь расхода 12 жидкости в виде согнутого вдвое оптоволоконного световода, один конец которого подключен к источникусвета 13,а другой- канализатору света 14. Контакт 17 подключен к первому выходу источника питания 19, второй выход которого соединен с входом блока включения 20, который первым выходом подключен к сигнализатору уровня 21, а вторым - через блок включения источника света 22 к контакту 18 оси 2. Дополнительный выход блока включения источника света 22 подсоединен к источнику света 13. 1 ил. сл с