Предохранительный клапан

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, преимущественно используемой при бурении нефтяных и газовых скважин для предохранения насосов и нагнетательных систем манифольда, в системе запорных элементов манифольда противовыбросового оборудования. Предохранительный клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками, в полости которого размещено седло. Указанное седло перекрывается запорным органом, нагруженным пружиной возврата. Тарированный подпружиненный стержень установлен перпендикулярно перемещению запорного органа. Срезающий элемент контактирует с тарированным стержнем. Запорный орган выполнен со сквозным изогнутым каналом. Вход канала совмещен с входным патрубком. Выход канала совмещен с торцом тарированного стержня. Срезающий элемент установлен на запорном органе. Технический результат заключается в высокой надежности простой конструкции предложенного клапана, обеспечивающей его автоматическую работу. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для защиты гидросистем от повышения давления сверх допустимого, в частности для предохранения буровых насосов от возможных аварий из-за внезапного повышения давления.

Известен предохранительный клапан (пат. SU 573657, публ. 1977 г.), содержащий корпус с входным и выходным патрубками, в полости которого размещено седло, перекрываемое запорным органом, воздействующим на тарированный стержень через срезающий шток, нагруженный пружиной.

Недостатком клапана является низкая надежность, обусловленная сложностью замены тарированного стержня, разрушением стенок корпуса при перекачивании агрессивных сред.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является предохранительный клапан по патенту JP 10205630, публ. 1998 г. Известный клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками. В полости корпуса размещено седло, перекрываемое запорным органом, нагруженным пружиной возврата. Перпендикулярно перемещению запорного органа расположен подпружиненный тарированный стержень. Запорный орган воздействует на тарированный стержень через срезающий шток, проходящий через пружину возврата запорного органа. Для герметизации входной и выходной полостей в корпусе установлены уплотнения.

В известном клапане реализована автоматическая подача тарированного стержня, но не предусмотрена автоматическая утилизация срезанных частей тарированного стержня.

Недостатками клапана являются низкая надежность из-за быстрого износа герметизирующих уплотнений и стенок корпуса, подвергающихся ударному и химическому воздействию перекачиваемой среды, и сложности ремонта.

Изобретение направлено на повышении надежности предохранительного клапана.

Предохранительный клапан согласно изобретению содержит корпус с входным и выходным патрубками, в полости которого размещены седло, перекрываемое запорным органом, нагруженным пружиной возврата, тарированный подпружиненный стержень, установленный перпендикулярно перемещению запорного органа, срезающий элемент, контактирующий с тарированным стержнем. При этом запорный орган выполнен со сквозным изогнутым каналом, вход которого совмещен с входным патрубком, выход канала совмещен с торцом тарированного стержня, а срезающий элемент установлен на запорном органе.

Преимущественно герметизирующие элементы установлены на запорном органе.

Преимущественно запорный орган или шток, проходящий через пружину возврата запорного органа, выполнен с поперечным сечением в форме многоугольника, например треугольника или четырехугольника.

Преимущественно тарированный стержень выполнен с кольцевыми проточками одинаковой глубины, размещенными через равные промежутки по длине стержня.

Преимущественно выходной патрубок соединен с трубопроводом аварийного сброса и с контейнером сбора срезанных частей тарированного стержня, представляющим собой патрубок с магнитной заглушкой.

Заявленная совокупность признаков изобретения позволяет изолировать стенки корпуса и герметизирующие элементы от ударного и химического воздействия перекачиваемой жидкости, повышая тем самым долговечность и ремонтопригодность соответственно, увеличивает надежность клапана.

При этом надежность срабатывания клапана обеспечивается точным совмещением выходного отверстия запорного органа с отверстием выходного патрубка и торцом тарированного стержня, что достигается надежной фиксацией запорного органа или штока пружины возврата запорного органа, преимущественно выполненных с поперечным сечением в форме многоугольника.

Размещение срезающего элемента и герметизирующих элементов на запорном органе дополнительно повышает ремонтопригодность клапана.

Благодаря выполнению тарированного стержня с кольцевыми проточками, одинаковой глубины, размещенными через равные промежутки по длине стержня, тарированный стержень можно использовать для различных значений давления срабатывания клапана, изменяя только глубину проточек.

Контейнер сбора срезанных частей тарированного стержня, соединенный с выходным патрубком и представляющий собой патрубок с магнитной заглушкой, обеспечивает легкую утилизацию срезанных частей тарированного стержня.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен предохранительный клапан, на фиг.2 - узел контакта запорного органа с тарированным стержнем, на фиг.3 - контейнер сбора срезанных частей тарированного стержня.

Предохранительный клапан содержит корпус 1 с входным патрубком 2, выходным патрубком 3 и седлом 4, фиксируемым в корпусе прижимной втулкой 5 (Фиг.1). Седло 4 перекрывается запорным органом 6, нагруженным пружиной 7 возврата, которая установлена на штоке 8. Запорный орган 6 выполнен в виде поршня с изогнутым внутренним каналом 9, вход которого совмещен с входным патрубком 3, а выход совмещен с торцом подпружиненного тарированного стержня 10, расположенного между входным и выходным патрубками перпендикулярно перемещению запорного органа.

На запорном органе 6 установлены уплотнения 11 для герметизации входной и выходной полостей клапана.

Выход канала 9 запорного органа 6 выполнен с расточкой 12, опорная площадка которой служит упором для торца тарированного стержня, а на боковой стороне расточки установлен срезающий элемент 13 в виде кольца из высокопрочного материала (фиг.2). Аналогичное кольцо из высокопрочного материала запрессовано во втулку 5 для создания контакта среза части тарированного стержня 10. Таким образом значительно снижен износ запорного органа, и при проведении ремонтных работ достаточно заменить лишь срезающий элемент.

Срезающий элемент 13 контактирует с боковой поверхностью подпружиненного тарированного стержня 10, который выполнен преимущественно с кольцевыми проточками одинаковой глубины, размещенными через равные промежутки по длине стержня (см. фиг.1 и 2). Причем глубина проточек соразмерна с установленным давлением для их среза, что при превышении давления жидкости сверх установленного или его снижении обеспечивает автоматизацию процесса.

Точность фиксации запорного органа 6 в сборке обеспечивается выполнением запорного органа 6 или штока 8, пружины возврата запорного органа с поперечным сечением в форме многогранника, например треугольника, четырехугольника, в том числе и по длине их конечной фиксации для обеспечении абсолютной точности совмещения выхода внутреннего напора запорного органа 6 с выходным патрубком 3.

Для сбора срезанных частей тарированного стержня служит контейнер, выполненный в виде патрубка 14 с магнитной заглушкой 15, соединенный с выходным патрубком 3 (фиг.3).

Предохранительный клапан работает следующим образом.

При повышении давления в гидросистеме сверх допустимого запорный орган 6 отходит от седла 4, срезая часть тарированного стержня 10, и перемещается в крайнее положение до совмещения выходного отверстия канала 9 в запорном органе с отверстием выходного патрубка 3. Осуществляется аварийный сброс жидкости. При этом срезанный элемент тарированного стержня, находясь внутри расточки 12, закрывает выходное отверстие канала запорного органа и перемещается вместе с запорным органом до выходного патрубка, изолируя, таким образом, внутреннюю поверхность корпуса от перекачиваемой жидкости. Прижимная втулка 5 дополнительно защищает корпус клапана от воздействия перекачиваемой жидкости. При этом конструкция запорного органа позволяет обеспечивать движение перекачиваемой жидкости до выходного патрубка без взаимодействия с корпусом клапана независимо от степени перекрытия прижимной втулкой внутренней поверхности корпуса (полностью или частично). Герметизирующие элементы 11, закрепленные на запорном органе 6, также изолированы от перекачиваемой жидкости. Это повышает долговечность клапана и уменьшает сроки ремонта, который можно провести непосредственно на месте эксплуатации без снятия и замены корпуса, практически не разрушающегося.

Под давлением перекачиваемой жидкости срезанная часть тарированного стержня 10 вместе с избытком жидкости перемещается через выходной патрубок 3 и попадает в патрубок 14 с магнитной заглушкой 15, который служит контейнером для сбора срезанных частей тарированного стержня.

При понижении давления в гидросистеме запорный орган автоматически под действием пружины 7 возврата перемещается в рабочее положение. Подпружиненный тарированный стержень 10 выдвигается до опорной площадки расточки 12 на выходе канала запорного органа.

При повторном повышении давления сверх допустимого процесс повторяется.

Надежность срабатывания клапана повышается также благодаря тому, что аварийный сброс перекачиваемой жидкости осуществляется даже в случае непредвиденного отказа по срезанию части тарированного стержня. Под действием сверхдопустимого давления перекачиваемой жидкости на торец тарированного стержня последний, сдавливая пружину, перемещается от запорного органа и позволяет запорному органу под действием давления на верхние стенки его канала и торец перемещаться до совмещения выхода канала рабочего органа с выходным патрубком.

Предохранительный клапан согласно изобретению отличается простой конструкцией, обеспечивающей автоматическую работу клапана, высокой долговечностью и ремонтопригодностью, что позволяет применять его для защиты от аномальных давлений в гидросистемах с высокими требованиями к надежности, например, в бурении нефтяных и газовых скважин для предохранения насосов и нагнетательных систем манифольда, в системе запорных элементов манифольда противовыбросового оборудования.

1. Предохранительный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, в полости которого размещены седло, перекрываемое запорным органом, нагруженным пружиной возврата, тарированный подпружиненный стержень, установленный перпендикулярно перемещению запорного органа, срезающий элемент, контактирующий с тарированным стержнем, отличающийся тем, что запорный орган выполнен со сквозным изогнутым каналом, вход канала совмещен с входным патрубком, выход канала совмещен с торцом тарированного стержня, а срезающий элемент установлен на запорном органе.

2. Предохранительный клапан по пункту 1, отличающийся тем, что герметизирующие элементы установлены на запорном органе.

3. Предохранительный клапан по пункту 1, отличающийся тем, что запорный орган или шток пружины возврата запорного органа выполнен с поперечным сечением формы многоугольника, например треугольника или четырехугольника.

4. Предохранительный клапан по пункту 1, отличающийся тем, что тарированный стержень выполнен с кольцевыми проточками одинаковой глубины, размещенными через равные промежутки по длине стержня.

5. Предохранительный клапан по пункту 1, отличающийся тем, что выходной патрубок соединен с трубопроводом аварийного сброса и с контейнером сбора срезанных частей тарированного стержня, представляющим собой патрубок с магнитной заглушкой.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области измерения давления, а именно к фиксации фактов превышения допустимого давления и регистрации величины максимального давления.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для взврывозащиты технологического оборудования. .

Клапан // 2430286
Изобретение относится к арматуростроению, а именно к техническим средствам, используемым для коммутации трубопроводных магистралей с газовой и (или) гидравлической средой.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к сфере агрегатов и механизмов газовых и гидравлических систем. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к предохранительным устройствам систем безопасности. .

Клапан // 2418219
Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для коммутации трубопроводных магистралей с газовой или гидравлической средой. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к предохранительным устройствам систем безопасности. .

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для защиты технологического оборудования. .

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для защиты технологического оборудования. .

Изобретение относится к системам безопасности в чрезвычайных ситуациях. В стенде для испытаний взрывозащитиых конструкций зданий и сооружений взрывная камера оснащена легкосбрасываемым элементом, установленным в торцевой части сосуда, закрытой предохранительным экраном, параллельно с механическим индикатором давления с тумблером включения двигателя индикатора. Взрывную камеру со свечой зажигания и кнопкой включения зажигания располагают оппозитно торцевой части сосуда, закрытой предохранительным экраном. Сосуд комплектуют штуцерами для продувки взрывного сосуда, штуцер для заливки горючей жидкости закрепляют в стенке сосуда над контактами свечи зажигания, элементы, участвующие в испытании: индикатор давления, свеча зажигания, штуцер для заливки горючей жидкости, штуцера для продувки взрывного сосуда подбирают по прочности на «разрыв», превосходящей прочность исследуемого легкосбрасываемого элемента. Давление взрыва регистрируют механическим индикатором давления. Достигается повышение эффективности защиты зданий, сооружений и технологического оборудования от взрывов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к предохранительной технике и предназначена в качества средства для сброса избыточного давления для использования в санитарных областях применения. Устройство сброса давления (12) содержит разрывную мембрану (30) и опорный элемент (32). Разрывная мембрана (30) включает в себя разрывной участок и фланцевую секцию. Опорный элемент (32) разрывной мембраны (30) включает в себя кольцевую внутреннюю втулку, внешний периферийный участок, радиально отстоящий от внутренней втулки, и один или более соединительных сегментов, продолжающихся между внутренней втулкой и внешним периферийным участком. Соединительные сегменты ограничивают одну или более рельефных областей, расположенных между внутренней втулкой и внешним периферийным участком опорного элемента (32). Имеются конструктивные варианты выполнения опорного элемента и разрывной мембраны. Группа изобретений направлена на повышение надежности работы устройства сброса давления. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для взрывозащиты технологического оборудования. Взрывозащитный клапан с системой демпфирования грузового затвора содержит корпус клапана, теплоизолирующий и разрывной элементы, футерованный грузовой затвор. Подвижное соединение футерованного грузового затвора с основанием корпуса клапана выполнено в виде трех вертикально установленных стержней в отверстиях периферийной части футерованного грузового затвора. Нижней частью стержни закреплены в основании корпуса клапана. В верхней части они имеют демпфирующее устройство. Каждое из трех демпфирующих устройств закреплено на горизонтальной перемычке, жестко соединенной со стержнем и выполненной в виде круглого диска. На этом диске закреплено посредством винтов основание демпфирующего устройства. Последнее выполнено из жесткого вибродемпфирующего материала типа «Агат». Основание соединено со втулкой из эластомера и имеет центральное отверстие, через которое проходит стержень. Втулка имеет, по крайней мере, три отверстия, соосных со стержнем, в которых расположены упругие элементы, например цилиндрические винтовые пружины. Верхний торец этих пружин посредством крепежных элементов соединен с основанием демпфирующего устройства, а нижний - находится в свободном состоянии и выступает за нижнюю плоскость втулки на расстояние, определяемое усилием, развиваемым ударной взрывной волной. Изобретение направлено на повышение эффективности защиты технологического оборудования от взрывов путем увеличения демпфирования футерованного грузового затвора. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для взврывозащиты технологического оборудования. Взрывозащитное устройство содержит корпус клапана, теплоизолирующий и разрывной элементы, футерованный грузовой затвор, перекрывающий отверстие в корпусе защищаемого объекта. В верхней цилиндрической части корпуса клапана размещен теплоизоляционный элемент и герметизирующая мембрана, прижимаемая к корпусу клапана посредством крышки, шарнирно соединенной с рычагом, взаимодействующим с отбойником. Узел крепления разрывного элемента крепится своей верхней частью на рычаге, а нижней - к верхней цилиндрической части корпуса клапана. Разрывной элемент состоит из проволоки, стопорного болта, вилки, рычага крышки клапана, гайки, двух барабанов, расположенных соответственно в вилке рычага крышки клапана и в вилке верхней цилиндрической части корпуса клапана. Концы проволоки вставляются в отверстия барабанов и затем наматываются на них. На проволоке разрывного элемента закреплен индикатор безопасности в виде датчика, реагирующего на деформацию, например тензорезистора, выход которого соединен с усилителем сигнала, например тензоусилителем. Выход тензоусилителя соединен со входом устройства оповещения об аварийной ситуации. Изобретение направлено на повышение надежности и эффективности защиты технологического оборудования от взрывов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к системам безопасности в химической, машиностроительной и других смежных отраслях промышленности, продукты которых и ценны и исключительно вредны для окружающей среды. Способ взрывозащиты с системой предупреждения аварийной ситуации заключается в том, что между верхней цилиндрической частью корпуса клапана, установленного на взрывоопасном объекте, и рычагом крышки клапана размещают звено, реагирующее на аварийную ситуацию, т.е. реализуют принцип «слабого звена» в системе безопасности объекта. Звено, реагирующее на аварийную ситуацию, выполняют в виде индикатора безопасности, например в виде датчика, реагирующего на деформацию, выход которого соединяют со входом усилителя сигнала датчика, а выход с усилителя сигнала датчика соединяют со входом устройства оповещения об аварийной ситуации. Изобретение направлено на повышение надежности и эффективности защиты технологического оборудования от аварийной ситуации путем введения в систему безопасности индикатора безопасности, сигнализирующего и оповещающего персонал об аварийной ситуации. 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к предохранительным устройствам систем безопасности. Автоматическое предохранительное устройство содержит систему датчиков, электроклапан и защищаемый объект. Защищаемый объект соединен с исполнительным устройством. Сигнал на срабатывание исполнительного устройства поступает с устройства управления. Последнее выполнено в виде электроклапана. Устройство электропуска электроклапана монтируется на запорно-поджимной гайке и содержит два контакта: центральный контакт и контакт ′′корпус′′. Внутри корпуса электроклапана установлен поршень, фиксируемый фиксатором. При срабатывании электроклапана поршень выполняет функцию фрезы, срезающей фиксатор. Фиксатор выполнен в виде отожженной проволоки. Один конец фиксатора закреплен на корпусе электроклапана, а другой - на конце пускового рычага, соединенном с пусковой пружиной. Исполнительное устройство приводится в действие только в аварийном режиме от кнопки включения. Система запуска исполнительного устройства включает в себя пусковой рычаг. Торец этого конца рычага взаимодействует при срабатывании с кнопкой включения, запускающей исполнительное устройство. Электроклапан связан с системой зондирования опасной зоны. Последняя включает в себя датчики, настроенные на превышение предельно-допустимых концентраций химически-опасных веществ, и зонд. Сигналы с зонда поступают на общий микропроцессор, обрабатывающий эти сигналы и выдающий управляющий сигнал на включение электроклапана. Изобретение направлено на повышение эффективности защиты технологического оборудования от аварийных ситуаций путем увеличения быстродействия и надежности срабатывания системы. 2 ил.

Изобретение относится к системам безопасности в чрезвычайных ситуациях и может быть использовано для взрывозащиты зданий, сооружений, а также технологического оборудования. Устройство подбора размера отверстия для легкосбрасываемого элемента конструкции и его массы, предназначенного для защиты зданий и сооружений от взрывов, содержит взрывную камеру, в верхнем основании которой имеется отверстие, перекрываемое легкосбрасываемым элементом. Площадь отверстия может меняться путем ввинчивания сменных колец. Сбрасываемый элемент перекрывает отверстие в кольце, над которым закрепляется защитный экран. Второе отверстие перекрывается клапаном, который прижимается к отверстию с помощью электромагнита и открывается пружиной при размыкании контактов. Усилие прижатия клапана и сжатия пружины устанавливается таким образом, чтобы суммарное усилие было равно допускаемому давлению, умноженному на площадь отверстия клапана, т.е. ΔF=Fэ.м - Fпр=ΔРд.м Sкл, где Fэ.м - усилие электромагнита, прижимающее клапан к отверстию, Н/м2; Fпр - усилие сжатия пружины, открывающее клапан, Н:Fпр = (10÷15) gm, где g=9,81 м/с2; m - масса сердечника электромагнита с клапаном, кг; ΔРД.М - перепад допускаемого давления для модельной установки; Sкл - площадь отверстия клапана, м2. Легкосбрасываемый элемент содержит металлический бронированный каркас с металлической бронированной обшивкой и наполнителем - свинцом, имеющий в торцах четыре неподвижных патрубка-опоры. В покрытии взрывоопасного объекта жестко заделаны четыре опорных стержня, которые телескопически вставлены в неподвижные патрубки-опоры панели. Наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух - свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни выполнены упругими. Дополнительно он содержит упругодемпфирующиеся разрушающиеся элементы одноразового действия, которые крепятся на опорных стержнях к листам-упорам посредством демпфирующего основания винтами. К основанию коаксиально стержню прикреплена посредством фланца винтами втулка одноразового действия, выполненная из хрупкого, разрушающегося материала, например фарфора. Полость между втулкой и упругой частью разрушающегося элемента заполнена строительной пеной, которая связывает листовые рессоры с втулкой одноразового действия, образуя пространственный демпфер, который способствует надежному креплению листовых рессор и принимает первый ударный импульс. Изобретение позволяет повысить эффективность защиты от взрывов. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть преимущественно использовано в предохранительных устройствах мембранного типа. В корпусе предохранительного мембранного устройства размещены разрывной элемент и сильфонный привод, включающий в себя шток, сильфон, подпружиненный фиксирующий механизм расцепляющегося типа. Разрывной элемент выполнен в виде мембранного узла, состоящего из соединенных кольцевой фасонной мембраной неподвижной части, герметично соединенной с корпусом, и подвижной части, выполненной в виде стакана, имеющего в бортовой части продольные прорези и цилиндрическую ножевую поверхность в донной части. В противоположном от мембраны конце обе части выполнены взаимодействующими друг с другом посредством конического бурта стакана и внутренней конической поверхности неподвижной части. К нижней плоскости донной части стакана прикреплен ограничитель с осевым зазором по отношению к нижнему торцу нижней резьбовой втулки неподвижной части мембранного узла. Во внутреннюю расточку стакана входит запирающая втулка. Кинематическая связь штока с запирающей втулкой осуществлена за счет установки во втулку штифтов, входящих в паз штока. Осевой зазор между торцами штока и запирающей втулки превышает ход штока, необходимый для срабатывания сильфонного привода. Изобретение направлено на разгрузку мембраны от действия давления среды предохраняемой системы. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к пусковым клапанам и может быть использовано в энергетическом машиностроении, в частности в гидросистемах летательных аппаратов. Пусковой клапан содержит полый корпус с входным патрубком в форме стакана со срезаемым дном. Выходной патрубок установлен соосно входному. Силовой привод выполнен в виде поршня со штоком, взаимодействующим со срезаемым дном. Приемная камера для срезаемого дна смонтирована на корпусе. При этом между корпусом и приемной камерой установлена шторка в виде упругой лепестковой мембраны. В донной части приемной камеры закреплен демпфер из пластичного материала в форме выпуклой чашеобразной диафрагмы. При этом ход силового привода выполнен равным толщине стенки входного патрубка в зоне среза дна. Технический результат - обеспечение минимального гидравлического сопротивления проточной части клапана и повышение энергомассовых характеристик и надежности летательных аппаратов. 2 ил.

Изобретение относится к взрывозащитным устройствам и предназначено для взврывозащиты технологического оборудования в случае возникновения чрезвычайной ситуации (ЧС). Взрывозащитное устройство с системой оповещения начальной фазы возникновения ЧС содержит корпус клапана, футерованный грузовой затвор, подвижно соединенный с корпусом клапана посредством не менее трех гибких связей, разрывной элемент в виде мембранного предохранительного устройства. На одной из диаметрально расположенных планок мембранного узла мембранного предохранительного устройства закреплен индикатор безопасности в виде датчика, реагирующего на деформацию, выход которого соединен с усилителем сигнала. Выход усилителя сигнала соединен с входом устройства оповещения персонала об аварийной ситуации. На корпусе клапана в месте крепления упомянутого футерованного грузового затвора закреплен дополнительный индикатор безопасности в виде датчика, реагирующего на ударную деформацию при открытии затвора. Выход датчика соединен с усилителем сигнала. Выход усилителя сигнала соединен с входом устройства оповещения персонала об аварийной ситуации. Изобретение направлено на повышение эффективности и надежности защиты технологического оборудования от взрывов в случае возникновения чрезвычайной ситуации путем регистрации момента возникновения начальной фазы ЧС средствами оповещения персонала. 6 ил.
Наверх