Взрывной клапан Советский патент 1993 года по МПК F16K17/16 

ел

С

Использование: для защиты аппаратов от резких повышений давления. Сущность изобретения: закрепленный на гибких связях грузовой затвор перекрывает сбросное отверстие, корпуса. Амортизирующие элементы размещены на наружной стенке корпуса, в котором установлен свободно вращающийся вал. Вал кинематически связан с амортизирующими элементами. На затворе установлены шток и рычаг, одним концом шаонионо соединенный с штоком, другим - с валом. На валу выполнен палец, на рычаге - поводок, взаимодействующий с пальцем. Амортизирующие элементы выполнены в виде пружин. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.,

Изобретение относится к области безопасной эксплуатации оборудования и может быть использовано для защиты аппаратов от взрывов и внезапных резких повышений давления в химической и металлургической промышленности.

Цель предлагаемого изобретения - по- рышение надежности эксплуатации защищаемого аппарата за счет улучшения эффективности работы взрывного клапана.

На фиг.1 представлен продольный разрез предложенного устройства, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1: на фиг.З-- вид. Б на фиг.1; на фиг.4 - вид 1 на фиг.1; на фиг.5 - вид Г на фиг.4.

На защищаемом аппарате 1 с помощью штуцера 2 закреплен корпус 3 взрывного клапана, в котором грузовой затвор 4 размещен на гибких связях 5. Грузовой затвор закрывает сбросное отверстие штуцера 2 и имеет .возможность перемещения вдоль

вертикальной оси в пределах, допускаемых гибкими связями 5. Грузовой затвор 4 посредством штока 6 и рычага.7 с поводком 8 взаимодействует с пальцем 9, закреплен-, ным на валу 10. Рычаг 7 размещен на валу 10 свободно, а усилие передается лишь в результате контакта поводка 8 и пальца 9. Вал размещен в опорах 11 на корпусе 3 и посредством рычага 12 взаимодействует с амортизирующим элементом 13 - пружиной. Предохранительная мембрана 14 закреплена в корпусе 3 посредством зажимного устройства 15.

Работа устройства осуществляется следующим образом. В том случае, если давление рабочей среды в защищаемом аппарате не превышает допустимого значения, грузовой затвор 4 под действием силы тяжести располагается на сбросном отверстии корпуса 3 и перекрывает внутреннее пространство защищаемого аппарата 1. Точность

оо

О

1 о

базирования грузового затвора на сбросном отверстии достигают регулировкой длины и положения точек крепления гибких связей 5. В полости грузового затвора размещен теплоизоляционный материал, вследствие чего повышенная температура в защищаемом аппарате не воздействует на предохранительную мембрану 14, обеспечивая высокую точность ее срабатывания. Поскольку грузовой затвор не обеспечивает полной герметизации внутреннего пространства клапана, давление рабочей среды до и после грузового затвора уравновешено и он остается на месте. Предохранительная мембрана 14 надежно герметизирует внутреннее пространство аппарата, исключая выход рабочей среды в атмосферу.

В тот момент, когда в защищаемом аппарате 1 произошел взрыв и давление резко возросло, ударная волна воздействует на грузовой затвор 4. Под действием энергии, взрыва грузовой затвор со штоком 6 начинают движение вверх. Шток приводит во вращение свободно поворачивающийся на валу 10 рычаг 7 с поводком 8. В тот момент, когда грузовой затвор поднялся на определенную высоту, обеспечивая проходное се- чение для выхода продуктов горения, поводок 8 входит в контакт с пальцем 9 и приводит во вращение вал 10 в опорах 11. Жестко посаженный на валу рычаг 12 также начинает перемещаться и воздействует на пружины 13, заставляя их растягиваться. С этого момента пружины 13 начинают воспринимать энергию, передавшуюся грузовому затвору от взрыва. Чем больше величина перемещения вверх грузового затвора, тем больше величина растяжения амортизирующих элементов - пружин и тем больше усилие противодействия движению грузового затвора. При подходе к верхней точке подъема грузовой затвор имеет скорость вертикального перемещения близкую к нулю, а в самой верхней точке - нулевую скорость.

После подъема грузового затвора продукты горения из полости защищаемого аппарата через сбросное отверстие поступают в корпус 3, давление в котором постепенно повышается. В том случае, когда давление превысит максимально допустимое значение, предохранительная мембрана 14 разрушается, обеспечивая отвод продуктов горения в сбросный трубопровод илиатмос- феру, Грузовой затвор, который без удара достиг верхней точки своего подъема, под действием собственного веса и возвратного усилия пружин 13, начинает движение вниз. Продукты горения, выходящие из защищаемого аппарата вверх, препятствуют перемещению вниз грузового затвора. В том

случае, когда давление газа в аппарате снизится, грузовой затвор займет свое место, перекрывая сбросное отверстие. Это препятствует попаданию воздуха из атмосферы

в защищаемый аппарат, что может привести к повторному взрыву.

В качестве примера конкретного исполнения рассмотрим использование взрывного клапана на контактном аппарате

производства анилина. При рабочем давлении перерабатываемой среды в аппарате Рраб 0,142 МПа (абсолютное), расчетное давление взрыва составит РВЗр 0,743 Мпа. В аппарате диаметром D 3,2 м и высотой

полости, в которой произошло воспламенение рабочей среды - анилина - Н 1,06 м скорость подъема давления составит dp/dt 1,018 МПа/с. Учитывая, что диаметр штуцера, на котором размещен предохрани0 тельный клапан составляет d 0,5 м, усилие от взрыва на грузовом затворе составит Р 146,0 кН.Считывая противодействие, обусловленное массой грузового затвора, давлением газов в полости между грузовым

5 затвором и предохранительной мембраной, усилие в высшей точке подъема грузового затвора составит Р 3,162 кН. Это усилие через цепи грузового затвора передается на корпус взрывного клапана и далее через

0 соединительный штуцер на корпус аппарата. Для предотвращения действия ударной нагрузки на корпус защищаемого аппарата могут быть использованы две пружины, изготовленные, например, из проволоки диа5 метром 6 мм с наружным диаметром пружины 30 мм и жесткостью одного витка 93,75 кгс/мм в соответствии с ГОСТ 13762- 68.

Выполнение взрывного клапана таким

0 образом, что амортизирующие элементы размещены снаружи взрывного клапана, и кинематически связаны с грузовым затвором, имеет следующие преимущества.

Размещение амортизирующих элемен5 тов вне корпуса взрывного клапана обеспечивает их длительную работу, поскольку пружины оказываются выведенными из зоны действия рабочей среды, в атмосфере которой может происходить интенсивная

0 коррозия материала пружин. Кроме того, пружины размещены в зоне, недоступной воздействию повышенной температуры, ухудшающей рабочие характеристики пружин.

5 Выполнение взрывного клапана с грузовым затвором, кинематически связанным с амортизирующими элементами (пружинами), позволяет в значительной степени снизить действие ударных нагрузок на защищаемый аппарат и строительные конструкции, а также предотвратить возвратно-поступательное движение грузового затвора после срабатывания взрывного клапана. Это способствует быстрой эвакуации продуктов горения из защищаемого аппарата, снижению давления ниже опасных значений. Указанные следствия позволяют значительно повысить надежность эксплуатации защищаемого аппарата.

Формула из обретения 1. Взрывной клапан, содержащий корпус со сбросным отверстием, предохранительную мембрану и закрепленный на гибких связях грузовой затвор, перекрывающий сбросное отверстие, отличающиJt

0

и с я тем, что клапан снабжен амортизирующими элементами, размещенными на наружной стенке корпуса, в корпусе установлен свободно вращающийся вал, кинематически связанный с амортизирующими элементами, при этом на грузовом затворе установлены шток и рычаг, одним концом шарнирно соединенный со штоком, а другим -с валом, причем на валу выполнен палец, а на рычаге - поводок, расположенный с возможностью взаимодействия с пальцем вала.

Д-Д

Зиг. 3