Предохранительный клапан
Группа изобретений относится к трубопроводной арматуре и предназначена для предохранения резервуаров от избыточного давления. Предохранительный клапан содержит корпус, наконечник предохранительного клапана с отверстием и поршневой узел равновесного давления. Корпус имеет наружную резьбу для подключения резьбовым соединением к другому корпусу, имеющему камеру, находящуюся под давлением. Наконечник предохранительного клапана с отверстием подключен к корпусу резьбовым соединением с внутренней резьбой корпуса. Наконечник предохранительного клапана содержит запорную поверхность. Поршневой узел равновесного давления, по меньшей мере, частично образует герметичную камеру равновесного давления. Поршневой узел равновесного давления содержит отверстие, которое соединяет по текучей среде камеру равновесного давления с камерой, находящейся под давлением. Поршневой узел равновесного давления выполнен с возможностью скользящего перемещения внутри корпуса по отношению к наконечнику предохранительного клапана и запорной поверхности для управления прохождением текучей среды между находящейся под давлением камерой и наконечником предохранительного клапана. Имеется конструктивный вариант выполнения предохранительного клапана. Группа изобретений направлена на повышение надежности работы предохранительных клапанов. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к предохранительным клапанам.
Уровень техники
Предохранительные клапаны нашли широкое применение в различных областях коммерческой деятельности, промышленности и жилищного хозяйства, выполняя функции обеспечения давления внутри резервуара величиной ниже некоторого заданного максимального значения давления. В частности, если давление в резервуаре превышает давление включения сброса или заданное максимальное значение давления, то предохранительный клапан будет выпускать текучую среду (жидкость, пар или газ) в атмосферу до тех пор, пока давление в резервуаре не опустится ниже заранее заданного максимального значения. Количество выпускаемой в атмосферу текучей среды, а также скорость сброса связаны со значением давления внутри резервуара.
Различные предохранительные клапаны имеют различные размеры, значения давления включения сброса, а также скорости сброса. Предохранительный клапан для использования с резервуаром можно выбирать, исходя из конструктивных характеристик такого резервуара, например, максимального значения давления, воздействие которого данный резервуар будет безопасным, не приводящим к его разрушению.
Известные в настоящее время предохранительные клапаны часто содержат единственную пружину, прикладывающую усилие к штоку, толкающее клапанный затвор к запорной поверхности. Резервуарам, имеющим относительно высокое значение максимального давления, требуется предохранительный клапан, пружина которого имела бы относительно высокий коэффициент жесткости, достаточный для того, чтобы удерживать клапанный затвор в нужном положении относительно запорной поверхности. Обычно в известных применениях предохранительных клапанов пружины с относительно большими коэффициентами жесткости будут значительно длиннее (т.е. имеют большую длину), чем пружины с относительно малыми коэффициентами жесткости. В результате, предохранительные клапаны, требующие относительно высокий коэффициент жесткости пружины, будут иметь значительно большие длину и габаритные размеры. На практике, если в трубопроводной системе применяется множество предохранительных клапанов, то каждый из этого множества предохранительных клапанов, по меньшей мере, частично располагается внутри одного из множества патрубков, соединяющихся с трубопроводом. Обычно каждый из таких патрубков имеет практически такую же длину, как и предохранительный клапан, и изготовлен из металлического материала, а, следовательно, длина и вес предохранительного клапана существенно влияют на вес и размер (например, высоту) всего трубопровода.
Кроме того, пружины с относительно высокими коэффициентами жесткости обычно изготовляют из материала, имеющего значительно более высокий предел текучести, чем пружины с относительно низкими коэффициентами жесткости. В зависимости от среды, в которой используется предохранительный клапан, пружины, изготовленные из материала с относительно высоким пределом текучести, могут быть подвержены водородной хрупкости. Водородная хрупкость сокращает срок службы пружины и может привести к ненадлежащему функционированию предохранительного клапана и выбросу текучей среды в атмосферу даже тогда, когда давление внутри камеры находится ниже значения включения сброса.
Раскрытие изобретения
В одном приведенном в качестве примера варианте исполнения настоящего изобретения предохранительный клапан включает в себя корпус, имеющий наружную резьбу, предназначенную для подключения резьбовым соединением к другому корпусу, имеющему камеру находящуюся под давлением. Кроме того, предохранительный клапан включает в себя имеющий отверстие наконечник предохранительного клапана, который подключается к корпусу клапана резьбовым соединением с внутренней резьбой в корпусе клапана. Наконечник предохранительного клапана включает в себя запорную поверхность. Далее, предохранительный клапан включает в себя поршневой узел равновесного давления, способный выполнять скользящее перемещение внутри корпуса клапана по отношению к наконечнику клапана и запорной поверхности, с целью управления прохождением текучей среды между находящейся под давление камерой и наконечником предохранительного клапана.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 представлен известный предохранительный клапан.
На Фиг.2 представлен пример исполнения предохранительного клапана, включающий пример исполнения поршневого узла равновесного давления согласно настоящему изобретению.
На Фиг.3 представлен другой пример исполнения предохранительного клапана, включающий другой пример исполнения поршневого узла равновесного давления.
Осуществление изобретения
На указанных выше фигурах показаны определенные примеры исполнения изобретения, подробно описанные ниже. В описании этих примеров для идентификации общих или подобных элементов применяются подобные или идентичные условные цифровые обозначения. Изображения на фигурах не обязательно выдержаны в масштабе, а некоторые виды на фигурах могут быть показаны в увеличенном виде или схематично для большей ясности и/или краткости. Кроме того, в настоящем описании описано несколько примеров исполнения изобретения. Какие-либо особенности из любого примера могут быть использованы в других примерах, как в качестве замены, так и в комбинации с другими их особенностями.
Конфигурацию описанного здесь в качестве примера предохранительного клапана можно выполнить таким образом, чтобы в нем прикладывалась практически такая же сила, прижимающая затвор предохранительного клапана к запорной поверхности, как и в некоторых известных предохранительных клапанах, имеющих пружину с относительно большим коэффициентом жесткости. Однако описанные здесь в качестве примера предохранительные клапаны согласно настоящему изобретению имеют меньшие габаритные размеры и требуют пружины со значительно меньшим коэффициентом жесткости, чем такие известные предохранительные клапаны. В частности, описанные здесь примеры предохранительных клапанов имеют в своем составе поршневой узел равновесного давления, работающий совместно с пружиной для приложения усилия в нужном направлении. Более конкретно, поршневой узел равновесного давления частично образует камеру равновесного давления, сообщающуюся по текучей среде с резервуаром, давление которого передается в камеру равновесного давления, вынуждая затвор прижиматься к запорной поверхности, тем самым значительно уменьшая силу, которую должна прикладывать пружина для того, чтобы удерживать предохранительный клапан в закрытом состоянии, когда давление не превышает давления включения сброса.
На Фиг.1 показан известный предохранительный клапан 100, имеющий корпус 102, затвор 104, шток 106 и пружину 108. Корпус 102 изготовлен из одного куска материала и включает в себя верхнюю часть 110 и нижнюю часть 112. Верхняя часть 110 имеет практически цилиндрическую форму, а нижняя часть 112, по меньшей мере, частично - конусообразную.
Верхняя часть 110 включает в себя резьбовую наружную поверхность 114, подключающуюся резьбовым соединением к отверстию (не показано) камеры или резервуара (не показано), например резервуара с пропаном. Верхняя часть 110 образует первую камеру 116, включающую в себя отверстие 118, соединяющее предохранительный клапан 100 по текучей среде с атмосферой. Кроме того, верхняя часть 110 образует отверстие 120, имеющее запорную поверхность 122. К запорной поверхности 122 прижимается поверхность 123 затвора 104, практически не позволяя текучей жидкости выходить из предохранительного клапана 100 через отверстие 120 в атмосферу.
Нижняя часть 112 частично конусообразно сужается по направлению к пружине 108 и включает в себя буртик или ступеньку 124, выполняющую роль направляющей или гнезда для пружины, определяя положение пружины 108 относительно корпуса 102. Нижняя часть 112 образует вторую камеру 126, сообщающуюся по текучей среде с давлением внутри резервуара через отверстие (не показано), а также сообщающуюся по текучей среде с первой камерой 116 через отверстие 120. Кроме того, вторая камера 126 образует отверстие 128, куда входит шток 106.
Затвор 104 имеет отверстие 129, в котором располагается шток 106. Затвор 104 связан со штоком 106 посредством гайки 130, накрученной по резьбе на шток 106 таким образом, что затвор 104 располагается между запорной поверхностью 122 и гайкой 130. Кроме того, в закрытом положении поверхность 123 затвора 104 частично прижимается к запорной поверхности 122 и предотвращает прохождение текучей среды из второй камеры 126 в первую камеру 116.
Пружина 108 расположена вокруг штока 106 между буртиком 124 и гнездом пружины 134. Гнездо пружины 134 соединяется со штоком 106 посредством гайки 136 таким образом, что гнездо пружины 134 располагается между пружиной 108 и гнездом 136. Пружина 108 прикладывает усилие к штоку 106, вынуждая поверхность 123 затвора 104 прижиматься к запорной поверхности 122. Коэффициент жесткости пружины 108 определяется давлением включения сброса из резервуара. Конкретно, сила действия пружины 108 равна силе воздействия давления включения сброса на поверхность 123. Поданное ниже уравнение 1 показывает взаимосвязь между силой давления включения сброса (т.е. сила = давление * площадь) и силой воздействия пружины 108 (т.е. упругой силой), где А - площадь поверхности 123, на которую воздействует давление резервуара, Р - давление включения сброса, a Fпруж. - усилие пружины.
Как указывалось выше, давление внутри резервуара воздействует на часть поверхности 123. Если давление, воздействующее на поверхность 123, ниже давления включения сброса, то усилие пружины 108 превышает силу этого давления, и, следовательно, поверхность 123 затвора 104 будет прижата к запорной поверхности 122, не позволяя текучей среде проходить через отверстие 120. В другом случае, если давление внутри резервуара превышает давление включения сброса, то сила воздействия давления на поверхность123 превышает усилие пружины 108, и поверхность 123 затвора 104 отделяется от запорной поверхности 122, позволяя текучей среде проходить из резервуара, баллона или другой находящейся под давлением камеры, через предохранительный клапан 100 наружу. Как только давление внутри резервуара снизится до значения ниже давления включения сброса, усилие пружины 108 будет превосходить силу воздействия давления в резервуаре, и поверхность 123 прижмется к запорной поверхности 122.
Для осмотра затвора 104, когда предохранительный клапан 100 отсоединен от резервуара, с первой камеры 116 снимают защитный колпачок 138, со штока 106 скручивают гайку 130 и снимают затвор 104. Затем затвор 104 можно осмотреть.
Как указывалось выше, в некоторых применениях усилие со стороны пружины 108 должно быть относительно большим, а, следовательно, пружина 108 может испытывать значительные напряжения. Поэтому, в некоторых применениях пружину 108 следует изготовлять из материала, имеющего относительно высокий предел текучести. Однако, пружина 108, изготовленная из материала с относительно высоким пределом текучести, склонна к водородной хрупкости в случае воздействия на нее чистого пропана, сульфида водорода (H2S) или других подобных элементов и/или компонентов, что значительно снижает срок службы пружины 108.
На Фиг.2 показан пример предохранительного клапана 200, который включает в себя корпус 202, имеющий отверстие наконечник предохранительного клапана 204, а также поршневой узел равновесного давления 206 (например, поршневой узел 206). В корпусе 202 имеется канал 205, сообщающийся по текучей среде с атмосферой через отверстие 207. Кроме того, корпус 202 имеет наружную резьбу 208 для соединения с отверстием (не показано) камеры, резервуара или другого сосуда (не показано), такого как, например, резервуар с пропаном или компонент трубопроводной системы. Внутренняя резьба 210 расположена напротив наружной резьбы 208 и соединяется с соответствующей резьбой 212 наконечника 204 предохранительного клапана. Между корпусом 202 и наконечником 204 предохранительного клапана располагается уплотнение (например, кольцевое уплотнение) 213. Кольцевое уплотнение 213 практически не позволяет текучей среде проходить между корпусом 202 и наконечником 204 предохранительного клапана. На противоположном конце корпус 202 имеет резьбу 214, соединяющуюся с резьбой 216 тарелки 218 регулятора усилия пружины 220.
Регулятор усилия пружины 220 включает в себя тарелку 218, регулятор 222 и верхний корпус камеры давления 224. Верхний корпус камеры давления 224 имеет канал 226, который, по меньшей мере, частично образует камеру равновесного давления 228. К регулятору 222 имеется доступ снаружи, что дает возможность регулировать точку срабатывания и/или усилие пружины предохранительного клапана 200, не прибегая к разборке предохранительного клапана 200. Кроме того, вращение или поворот регулятора 222 изменяет положение регулятора усилия пружины 220 по отношению к корпусу 202. В других примерах исполнения настоящего изобретения усилие пружины предохранительного клапана 200 может не быть регулируемым, и в таких исполнениях предохранительный клапан 200 может не содержать резьбы 214 и 216.
Поршневой узел 206 включает в себя удлиненную часть 230 и затвор 231. Диаметр канала 226 практически соответствует диаметру удлиненной части 230, таким образом, удлиненная часть 230 может выполнять герметичное скользящее перемещение по отношению к верхнему корпусу камеры давления 224. Удлиненная часть 230 имеет канал 234, который, по меньшей мере, частично образует камеру равновесного давления 228. Кроме того, напротив канала 234 в удлиненной части 230 имеется множество канавок 236, в каждую из которых вставляется уплотнитель 238 (например, кольцевой уплотнитель). Уплотнители 238 практически не позволяют текучей среде проходить между верхним корпусом камеры давления 224 и удлиненной частью 230.
В верхнем корпусе камеры давления 224 имеется первое гнездо пружины 240, расположенное напротив второго гнезда пружины 242, образованного в поршневом узле 206. Пружина 244 располагается между первым и вторым гнездами пружины 240 и 242. Пружина 244 прикладывает усилие в первом направлении к поршневому узлу 206, вынуждая часть поверхности 246 затвора 231 прижиматься к запорной поверхности 248. Как будет подробнее описано ниже, пружина 244 может быть относительно маленькой и может быть изготовлена из материала, например, из стали 302, который может иметь относительно низкий предел текучести и не быть склонным к водородной хрупкости.
Поверхность 250 поршневого узла 206 имеет первую площадь, она расположена напротив поверхности 246, которая имеет вторую площадь, большую, чем первая площадь. Второе гнездо пружины 242 и затвор 231 образуют отверстие 252, соединяющее по текучей среде камеру равновесного давления 228 с давлением в резервуаре таким образом, что это давление воздействует на первую площадь и на вторую площадь. Сила давления, приложенная к первой площади, помогает пружине 244 прижимать поверхность 246 затвора 231 к запорной поверхности 248, в то время, как противоположно направленная сила давления, приложенная ко второй площади, толкает поверхность 246 затвора 231 в направлении отделения от запорной поверхности 248.
Коэффициент жесткости пружины 244 и величина первой площади связаны со значением давления включения сброса из резервуара. Конкретно, усилие пружины плюс давление включения сброса, умноженное на первую площадь (т.е. сила = давление * площадь) равняется давлению включения сброса, умноженному на вторую площадь. В процессе работы клапана камера равновесного давления 228, сообщаясь с давлением резервуара, уменьшает усилие пружины, необходимое для достижения требуемого давления включения сброса и/или для герметичного прижатия поверхности 246 затвора 231 к запорной поверхности 248. Как указывалось выше, пружины с относительно низким коэффициентом жесткости также можно изготовлять из материала, имеющего относительно низкий предел текучести и не склонного к водородной хрупкости, что увеличивает срок службы пружины 244. В типичном случае пружины с относительно низкими коэффициентами жесткости значительно меньше пружин с относительно большими коэффициентами жесткости, что снижает размеры и вес предохранительного клапана 200. Поданное ниже уравнение 2 представляет взаимосвязь между давлением, воздействующим на первую площадь и на вторую площадь, и усилием пружины 244 (т.е. упругой силой), где Fпруж. - усилие пружины, Р - давление текучей среды в резервуаре, А2 - вторая площадь, на которую воздействует давление, и A1 - первая площадь, на которую воздействует давление.
Как указывалось выше, давление среды, находящейся внутри резервуара, воздействует на первую площадь и на вторую площадь. Если давление, действующее на вторую площадь, ниже давления включения сброса, то суммарная сила пружины 244 и давления, воздействующего на первую площадь, будет превышать силу давления на вторую площадь, а следовательно, поверхность 246 затвора 231 будет прижата к запорной поверхности 248. В альтернативном случае,если давление в резервуаре превышает давление включения сброса, то действие давления на вторую площадь создает силу, превышающую суммарную силу пружины 244 и давления на первую площадь, а следовательно, поверхность 246 затвора 231 отделяется от запорной поверхности 248. Отделение затвора 231 от запорной поверхности 248 позволяет текучей среде выходить из предохранительного клапана 200 через. отверстие 254 наконечника предохранительного клапана 204, и через отверстие 207 - в атмосферу Сброс излишнего давления в атмосферу снижает давление в резервуаре до значения ниже давления включения сброса. Как только давление внутри резервуара опустится ниже давления включения сброса, усилие пружины 244 и сила давления на первую площадь дадут результирующую силу, превосходящую силу давления на вторую площадь, и поверхность 246 затвора 231 опять прижмется к запорной поверхности 248, предотвращая дальнейшее прохождение текучей среды через предохранительный клапан 200.
Вернувшись ненадолго к Фиг.1, следует отметить, что известный предохранительный клапан 100 изготовляют обработкой цельной заготовки материала, что (вследствие конструктивных требований) может потребовать, чтобы толщина материала верхней части 110 отличалась от толщины материала нижней части 112. Разная толщина материала может привести к пористости материала, что снижает прочность конструкции материала и известного предохранительного клапана 100. Кроме того, поскольку известный предохранительный клапан 100 изготовляют из цельной заготовки, то часто запорную поверхность обрабатывают ненадлежащим образом, оставляя выступ или шероховатости, могущие повредить (например, порезать) поверхность 123 (например, прокладку) затвора 104, когда она прижимается к запорной поверхности 122. Далее, изготовление верхней и нижней частей 110 и 112 из цельной заготовки материала усложняет и/или удлиняет процесс, требуемый для выполнения текущего обслуживания и/или инспекцию предохранительного клапана 100 и его компонентов.
Вернувшись к Фиг.2, следует отметить, что в отличие от известного предохранительного клапана 100, корпус 202 и наконечник предохранительного клапана 204 изготовляют отдельно друг от друга обработкой или иным способом. Изготовление компонентов по отдельности направлено на решение указанных выше проблем. В частности, изготовление наконечника 204 отдельно от корпуса 202 позволяет получить корпус 202 практически однородной толщины, а также наконечник предохранительного клапана 204 практически однородной толщины, что значительно снижает пористость в процессе литья. Кроме того, изготовление наконечника предохранительного клапана 204 отдельно от корпуса 202 упрощает сам процесс изготовления предохранительного клапана 200 и повышает соответствие запорной поверхности 248 конструктивным требованиям. Далее, изготовление наконечника предохранительного клапана 204 отдельно от корпуса 202 упрощает осмотр и/или обслуживание предохранительного клапана 200, например, такие операции, как осмотр, ремонт и/или замена поршневого узла 206, затвора 231, пружины 244 или любого другого компонента.
В некоторых примерах для изготовления и сборки предохранительного клапана 200 корпус 202, наконечник 204, регулятор усилия пружины 220 и поршневой узел 206 изготовляют обработкой или иным способом из различных заготовок материала (например, из разных отливок). Тогда регулятор усилия пружины 220 вкручивают резьбовым соединением в корпус 202. После этого пружину 244 устанавливают в канал 234, а поршневой узел 206 вставляют в канал 226 до тех пор, пока пружина 244 не сядет в первое гнездо пружины 240. Затем наконечник предохранительного клапана 204 вкручивают резьбовым соединением в корпус 202 до тех пор, пока поверхность 246 не прижмется к запорной поверхности 248. Для того, чтобы отрегулировать точку срабатывания и/или усилие пружины предохранительного клапана 200, регулятор 222 можно поворачивать (например, вращением) до достижения желаемой точки срабатывания. Для осмотра затвора 231, поверхности 246 затвора 231 и/или запорной поверхности 248 предохранительный клапан 200 откручивают от резервуара. Затем поверхность 246 и/или запорную поверхность 248 можно осмотреть через отверстие 254 или выкрутив корпус 202 из наконечника предохранительного клапана 204. Корпус 202, наконечник предохранительного клапана 204, регулятор усилия пружины 220 и поршневой узел 206 могут быть изготовлены из одного материала или из различных материалов, которыми могут служить любые пригодные материалы, такие как металлические материалы (например, латунный материал, материал из нержавеющей стали и т.п.).
На практике множество предохранительных клапанов 200 можно непосредственно подключать к трубопроводу (не показано) или встраивать в него. В отличие от известных предохранительных клапанов 100 каждый из множества предохранительных клапанов 200 не располагается частично в патрубке, подключенном к трубопроводной системе. Кроме того, что предохранительный клапан 200 имеет значительно меньший вес, чем известные предохранительные клапаны 100, предохранительный клапан 200 также снижает общий вес трубопровода в сборе. Соответственно, трубопровод в сборе и, в частности, корпус трубопровода в сборе (не показано) может иметь конструктивные требования и/или характеристики, определенные с учетом размера и веса описанного примера исполнения предохранительного клапана 200.
На Фиг.3 показан другой пример предохранительного клапана 300, включающего в себя корпус 302, основание или обойму 303, снабженную наконечником предохранительного клапана 304, поршневой узел равновесного давления 306 (например, поршневой узел 306), вал или шток 308 и пружину 310. Примерный вариант предохранительного клапана по Фиг.3 может иметь конструкцию, подобную конструкции(ям), описанной выше для примерного предохранительного клапана 200 по Фиг.2. Корпус 302 имеет канал 311, сообщающийся по текучей среде с атмосферой через отверстие 313. Кроме того, корпус 302 имеет наружную резьбу 312 для резьбового соединения с отверстием (не показано) камеры, резервуара или другого сосуда (не показано), такого как, например, резервуар с пропаном или компонент трубопроводной системы. Внутренняя резьба 314 расположена на противоположном конце корпуса 302 и соединяются с соответствующей резьбой 316 наконечника предохранительного клапана 304. Уплотнение 317 (например, кольцевое уплотнение) располагается между корпусом 302 и наконечником предохранительного клапана 304. Уплотнение 317 практически не позволяет текучей среде проходить между корпусом 302 и наконечником предохранительного клапана 304.
Корпус 302 включает в себя корпус верхней камеры давления 318, в котором имеется канал 320, образующий, по меньшей мере, частично камеру равновесного давления 322. Поршневой узел 306 включает в себя удлиненную часть 324 и затвор 325. Диаметр канала 320 практически соответствует диаметру удлиненной части 324, благодаря чему удлиненная часть 324 способна выполнять герметичное скользящее перемещение по отношению к корпусу верхней камеры давления 318. В удлиненной части 324 имеется канал 328, образующий, по меньшей мере, частично камеру равновесного давления 322.
Поверхность 334 поршневого узла 306 имеет первую площадь и расположена напротив поверхности 336 затвора 325, имеющей вторую площадь, превышающую первую площадь. В затворе 325 поршневого узла 306 имеется отверстие 338, в котором расположен шток 308. Шток 308 связывает по текучей среде камеру равновесного давления 322 с давлением резервуара или другого сосуда через отверстие 340, имеющееся в штоке 308 (т.е. шток 308 является полым, или в нем проделан проходной канал), что позволяет давлению из резервуара или другого сосуда воздействовать на первую площадь и на вторую площадь.
Шток 308 имеет ступенчатую часть 342, которая, по меньшей мере, частично примыкает к поверхности 336 затвора 325. Кроме того, на конец 346 штока 308 по резьбе накручена гайка 344, связывающая поршневой узел 306 со штоком 308. Шток 308 может занимать центральное положение по отношению к затвору 325 и может помочь установить пружину 310 в нужное положение относительно обоймы 303. Конкретно, пружина 310 окружает шток 308 и располагается между первым гнездом пружины 347 и вторым гнездом пружины 348. Первое гнездо пружины 347 частично расположено в отверстии 350 обоймы 303 и примыкает к поверхности 352 обоймы 303. Кроме того, на конец 356 штока 308 по резьбе накручена гайка 354, устанавливающая второе гнездо пружины 348 между гайкой 354 и пружиной 310. В этом примерном исполнении обойма 303 частично сужается конусообразно по направлению к пружине 310. Однако, обойма 303 может иметь и любую другую приемлемую форму.
Как было описано выше, сила воздействия давления (например, создаваемого текучей средой в камере, резервуаре или другом сосуде, к которому подключен предохранительный клапан 300) на первую площадь помогает пружине 310 герметично прижимать поверхность 336 затвора 325 к запорной поверхности 358, в то время, как противоположно направленная сила давления на вторую площадь стремится отделить поверхность 336 затвора 325 от запорной поверхности 358.
Если давление, воздействующее на вторую площадь, ниже давления включения сброса, то усилие пружины 310 и сила давления на первую площадь дадут результирующую силу, превышающую силу давления, воздействующего на вторую площадь, а следовательно, поверхность 336 затвора 325 будет прижата к запорной поверхности 358. В альтернативном случае, если давление в резервуаре превышает давление включения сброса, то сила давления на вторую площадь будет больше суммарной силы пружины 310 и давления на первую площадь, а следовательно, поверхность 336 затвора 325 отделится от запорной поверхности 358. Образованный промежуток между затвором 325 и запорной поверхностью 358 позволяет текучей среде выходить из предохранительного клапана 300 через отверстие 360 в наконечнике 304 и в атмосферу через отверстие 313. Сброс избыточного давления в атмосферу снижает давление внутри резервуара или другого сосуда до значения ниже давления включения сброса. Как только давление внутри резервуара станет ниже давления включения сброса, совместная сила пружины 310 и воздействия давления на первую площадь будет превышать силу давления на вторую площадь, и поверхность 336 затвора 325 вновь прижмется к запорной поверхности 358, прекращая дальнейшее прохождение текучей среды через предохранительный клапан 300.
Хотя здесь описаны некоторые примеры способов, устройств и деталей, однако объем настоящего изобретения не ограничивается только ими. Напротив, настоящее изобретение охватывает все способы, устройства и детали, соответствующие объему настоящего изобретения, определенному прилагаемой формулой, как в буквальном смысле, так и в виде эквивалентов.
1. Предохранительный клапан, включающий:
корпус, имеющий наружную резьбу для подключения резьбовым соединением к другому корпусу, имеющему камеру, находящуюся под давлением;
наконечник предохранительного клапана с отверстием, подключающийся к корпусу резьбовым соединением с внутренней резьбой корпуса, причем наконечник предохранительного клапана содержит запорную поверхность; и
поршневой узел равновесного давления, который, по меньшей мере частично, образует герметичную камеру равновесного давления, при этом поршневой узел равновесного давления содержит отверстие, которое соединяет по текучей среде камеру равновесного давления с камерой, находящейся под давлением, и выполнен с возможностью скользящего перемещения внутри корпуса по отношению к наконечнику предохранительного клапана и запорной поверхности для управления прохождением текучей среды между находящейся под давлением камерой и наконечником предохранительного клапана.
2. Предохранительный клапан по п.1, отличающийся тем, что давление из камеры, находящейся под давлением, посредством текучей среды воздействует на поршневой узел равновесного давления, толкая его в направлении наконечника предохранительного клапана и запорной поверхности.
3. Предохранительный клапан по п.2, отличающийся тем, что давление из камеры, находящейся под давлением, воздействует на первую и вторую площади поршневого узла равновесного давления, причем первая площадь находится напротив второй площади.
4. Предохранительный клапан по п.3, отличающийся тем, что вторая площадь больше первой площади.
5. Предохранительный клапан по п.3, отличающийся тем, что вторая площадь больше первой площади, а усилие пружины плюс давление включения сброса, умноженное на первую площадь, равняется давлению включения сброса, умноженному на вторую площадь.
6. Предохранительный клапан по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает, по меньшей мере, одну пружину, расположенную внутри камеры равновесного давления и прикладывающую усилие внутри камеры равновесного давления к поршневому узлу равновесного давления, толкая его по направлению к наконечнику предохранительного клапана и к запорной поверхности.
7. Предохранительный клапан по п.6, отличающийся тем, что корпус клапана включает в себя регулятор усилия пружины для изменения усилия, создаваемого, по меньшей мере, одной пружиной.
8. Предохранительный клапан по п.7, отличающийся тем, что к регулятору усилия пружины имеется доступ снаружи, позволяющий регулировать точку срабатывания, не прибегая к разборке предохранительного клапана.
9. Предохранительный клапан по п.6, отличающийся тем, что пружина содержит стальной материал.
10. Предохранительный клапан по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает, по меньшей мере, одну пружину, расположенную снаружи камеры равновесного давления и прикладывающую усилие к поршневому узлу равновесного давления, толкая его по направлению к наконечнику предохранительного клапана и к запорной поверхности.
11. Предохранительный клапан по п.10, отличающийся тем, что дополнительно включает шток, связанный с поршнем равновесного давления и устанавливающий, по меньшей мере, одну пружину в нужное положение снаружи камеры равновесного давления.
12. Предохранительный клапан по п.11, отличающийся тем, что шток располагается, по меньшей мере, частично внутри камеры, находящейся под давлением.
13. Предохранительный клапан по п.11, отличающийся тем, что шток является полым для соединения по текучей среде камеры равновесного давления и камеры, находящейся под давлением.
14. Предохранительный клапан, включающий:
корпус, имеющий средства для разъемного подключения к другому корпусу, имеющему камеру, находящуюся под давлением;
наконечник предохранительного клапана с отверстием, включающий запорную поверхность и средства для разъемного подключения к корпусу клапана; и
поршневой узел равновесного давления, который, по меньшей мере частично, образует герметичную камеру равновесного давления, при этом поршневой узел равновесного давления включает средства для соединения по текучей среде камеры, находящейся под давлением, и камеры равновесного давления и средства управления прохождением текучей среды между находящейся под давлением камерой и наконечником предохранительного клапана.
15. Предохранительный клапан по п.14, отличающийся тем, что дополнительно включает средства для приложения, по меньшей мере, одной силы внутри камеры равновесного давления, толкающей поршневой узел равновесного давления по направлению к наконечнику клапана и к запорной поверхности.
16. Предохранительный клапан по п.15, отличающийся тем, что дополнительно включает средства для установки в нужное положение средств приложения, по меньшей мере, одной силы внутри камеры равновесного давления, толкающей поршневой узел равновесного давления по направлению к наконечнику клапана и к запорной поверхности.
17. Предохранительный клапан по п.16, отличающийся тем, что средства для установки в нужное положение средств приложения, по меньшей мере, одной силы внутри камеры равновесного давления, толкающей поршневой узел равновесного давления по направлению к наконечнику клапана и к запорной поверхности, дополнительно включают средства для приложения второй силы снаружи камеры равновесного давления, толкающей поршневой узел равновесного давления по направлению к наконечнику предохранительного клапана и к запорной поверхности.
18. Предохранительный клапан по п.17, отличающийся тем, что указанная, по меньшей мере, одна сила имеет практически то же направление, что и указанная вторая сила.
19. Предохранительный клапан по п.14, отличающийся тем, что у поршневого узла равновесного давления есть первая площадь и вторая площадь, находящаяся напротив первой площади, при этом вторая площадь больше первой площади, а усилие пружины плюс давление включения сброса, умноженное на первую площадь, равняется давлению включения сброса, умноженному на вторую площадь.
