RU2200891C2

RU2200891C2 - Safety valve

Info

Publication number: RU2200891C2
Application number: RU2000132864A
Authority: RU
Inventors: В.А. Андронов; В.Н. Бурмистров; Р.А. Зашляпин; Е.И. Румянцев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Уралкриомаш"
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2003-03-20

Abstract

FIELD: safety devices designed for keeping predetermined pressure, possibly in vessels operating under pressure. SUBSTANCE: safety valve includes body with seat and spring- loaded relative to body disc type shutoff member with metal-on-metal type sealing combined with rubber-on-metal type sealing. Width of rubber sealing relative to its deformed height satisfies to relation (10-12) : 1. Compression value of rubber sealing at tuning consists 20 - 40 % of deformed height. EFFECT: enhanced fluid-tightness of valve, lowered pressure drop between opening and closing of valve. 4 dwg

Description

Изобретение относится к предохранительным устройствам, предназначенным для поддержания заданного давления, и может быть применено в сосудах, работающих под давлением с рабочей температурой ±50^oС.The invention relates to safety devices designed to maintain a given pressure, and can be used in vessels operating under pressure with a working temperature of ± 50 ^o C.

Известны предохранительные клапаны, содержащие корпус с седлом и подпружиненный относительно него тарельчатый запорный орган, обеспечивающие повышенную герметичность за счет установки разрушающего диска перед клапаном, например предохранительный клапан фирмы Fort Vale (Англия) 04/22980 или предохранительный клапан с разрушающей мембраной, см. Т.Ф. Кондратьева "Предохранительные клапаны", Машиностроение. 1976 г. Стр.167. Safety valves are known that include a housing with a seat and a poppet locking element spring-loaded relative to it, which provide increased tightness by installing a destructive disk in front of the valve, for example, a safety valve from Fort Vale (England) 04/22980 or a safety valve with a destructive diaphragm, see T. F. Kondratyeva "Safety valves", Engineering. 1976 p. 167.

Однако недостатком указанных конструкций является невозможность точной настройки клапана на открытие, т. к. разрушающий диск (мембрана) требует тщательного подбора его по толщине, плавке металла, к тому же при одноразовом использовании мембран, после их разрушения, клапан остается негерметичен. However, the drawback of these designs is the impossibility of fine-tuning the valve for opening, since the destructive disk (membrane) requires careful selection of it by thickness, metal melting, and besides, when the membranes are used once, after their destruction, the valve remains leaky.

Наиболее близким техническим решением, избранным в качестве прототипа, является предохранительный клапан, содержащий корпус с седлом и подпружиненный относительно его тарельчатый запорный орган, см. чертеж СП 0056.02.05.000 фирмы СП "Простор", устанавливаемый на железнодорожных пропан бутановых цистернах. The closest technical solution, selected as a prototype, is a safety valve containing a housing with a seat and spring-loaded relative to its poppet locking element, see drawing SP 0056.02.05.000 of the joint venture Prostor, mounted on propane-butane gas tanks.

К недостаткам указанного решения относится то, что в нем трудно обеспечить повышенную герметичность после даже малой наработки на цикличность, т.к. резиновое уплотнение опирается на острую кромку седла, оно быстро снашивается и при резком сбросе газа разрушается. Такие клапаны устанавливать на сосуд с опасными грузами опасно. The disadvantages of this solution include the fact that it is difficult to provide increased tightness after even a small operating time for cyclicity, because the rubber seal rests on the sharp edge of the seat, it wears out quickly and collapses with a sharp discharge of gas. It is dangerous to install such valves on a vessel with dangerous goods.

Задачей настоящего изобретения является повышение герметичности клапана и уменьшение перепада давления между открытием и закрытием. The objective of the present invention is to increase the tightness of the valve and reduce the pressure drop between opening and closing.

Указанная задача достигается тем, что в предохранительном клапане, содержащем корпус с седлом и подпружиненный относительно него тарельчатый запорный орган, последний выполнен с плоским уплотнением металл по металлу в сочетании с резиной по металлу, причем ширина резинового уплотнения относительно деформируемой высоты его находится в соотношении 3-12 к 1, а величина сжатия резинового уплотнения при настройке составляет 20-40% от его деформируемой высоты. This problem is achieved by the fact that in the safety valve containing a housing with a seat and a disk-shaped locking element spring-loaded relative to it, the latter is made with a flat metal-to-metal seal in combination with rubber-to-metal, the width of the rubber seal relative to its deformable height being in the ratio 3- 12 to 1, and the compression value of the rubber seal during adjustment is 20-40% of its deformable height.

На фиг.1 представлен в разрезе общий вид предохранительного клапана, на фиг.2 дан фрагмент обоймы с клапаном и седлом в положении "разуплотнено", на фиг. 3 - то же, но в положении "уплотнено", фиг.4 поясняет механизм работы запорного органа (а - клапан уплотнен, б - начало подъема клапана, в - положение при сбросе газа). Fig. 1 shows a sectional view of a safety valve; in Fig. 2, a fragment of a cage with a valve and a seat in the "disengaged" position is given; 3 - the same, but in the "sealed" position, Fig. 4 explains the mechanism of operation of the shut-off element (a - the valve is sealed, b - the start of valve lift, c - the position when the gas is discharged).

Предохранительный клапан состоит из корпуса 1, клапана 2, обоймы 3, втулки 4, стержня 5, пружины 6, тарели 7, регулировочных колец 8, поджимных гаек 9 и 11. В обойму 3 ввулканизирован резиновый уплотнитель 10. Ширина s резинового уплотнителя 10 относительно деформируемой высоты его b находится в соотношении 10-12 к 1, в поджатом состоянии высота становится на 20-40% меньше первоначальной (cм.b₁ фиг.3).The safety valve consists of a housing 1, a valve 2, a cage 3, a sleeve 4, a shaft 5, a spring 6, a plate 7, adjusting rings 8, compression nuts 9 and 11. A rubber seal 10 is vulcanized into the clip 3. The width s of the rubber seal 10 is relatively deformable its height b is in the ratio of 10-12 to 1, in the pressed state, the height becomes 20-40% less than the initial one (see b _{1 of} Fig. 3).

Предохранительный клапан работает следующим образом. (Клапан 2 с обоймой 3 в комплекте по тексту заявки далее фигурируют как подпружиненный тарельчатый орган). The safety valve operates as follows. (Valve 2 with ferrule 3 in the kit according to the text of the application will now appear as a spring-loaded poppet).

При сборке, до установки обоймы, клапан и седло в месте уплотнения притираются. Путем поджатия пружины 6 гайками 11 клапан настраивается на давление начала открытия и испытывается на герметичность без обоймы на давление несколько ниже максимально допустимого рабочего давления (МДРД). Устанавливается обойма 3 и за счет регулировочных колец 8 и гаек 9 обеспечивается поджатие резинового уплотнителя 10 до величины b1 (см. фиг.3). Величина b1 в сжатом состоянии меньше величины b (см. фиг.2) в свободном состоянии на 20-40%. During assembly, before installing the cage, the valve and seat at the seal are ground. By preloading the spring with 6 nuts 11, the valve is adjusted to the start pressure of the opening and tested for leaks without clip on the pressure slightly lower than the maximum allowable working pressure (MAWP). The clip 3 is installed and due to the adjusting rings 8 and nuts 9, the rubber seal 10 is preloaded to the value b1 (see figure 3). The value of b1 in the compressed state is less than the value of b (see figure 2) in the free state by 20-40%.

Механизм обеспечения герметичности и чувствительности к срабатыванию можно пронаблюдать на примере испытанного нами предохранительного клапана, предназначенного для установки на сосуд со сжиженным пропаном. The mechanism for ensuring tightness and sensitivity to operation can be observed on the example of the safety valve we tested, designed for installation on a vessel with liquefied propane.

Максимально допустимое рабочее давление в сосуде 2,0 МПа, полное открытие клапана должно осуществляться при давлении не более чем на 10% от МДРД и полное закрытие при давлении не более чем на 10% менее МДРД. Начало открытия клапана 2,05 МПа. Клапан был изготовлен с обеспеченной герметичностью без обоймы 1,5 МПа. The maximum allowable working pressure in the vessel is 2.0 MPa, the valve must be fully opened at a pressure of not more than 10% of the MAWP and completely closed at a pressure of not more than 10% less than the MAWP. Beginning of valve opening 2.05 MPa. The valve was made with a tight seal without a clip 1.5 MPa.

В случае увеличения давления более 1,5 МПа газ просачивается через уплотнение "металл по металлу" и удерживается резиновым уплотнителем. Резиновый уплотнитель при отношении ширины s к высоте b, равном 10-12 к 1, удерживает газ с давлением 0,5 МПа. При давлениях между резиновым уплотнением и уплотнением "металл по металлу" менее 0,5 МПа создаются условия для полной герметизации уплотнения " металл по металлу" (положение а фиг. 4), при давлении более 0,5 МПа (давление под клапаном более 2,0 МПа) условие полной герметизации уплотнения "металл по металлу" исчезает (положение б фиг. 4). В этом случае газ начинает просачиваться через резиновое уплотнение наружу, и при давлении 2,04 МПа подпружиненный запорный орган резко с хлопком поднимается (положение в фиг.4). If the pressure rises above 1.5 MPa, gas leaks through the metal-to-metal seal and is held by a rubber seal. A rubber sealant with a ratio of width s to height b equal to 10-12 to 1 holds gas with a pressure of 0.5 MPa. At pressures between the rubber seal and the metal-to-metal seal less than 0.5 MPa, conditions are created for the complete sealing of the metal-to-metal seal (position a in Fig. 4), at a pressure of more than 0.5 MPa (pressure under the valve is more than 2, 0 MPa) the condition of complete sealing of the metal-to-metal seal disappears (position b of Fig. 4). In this case, the gas begins to leak through the rubber seal to the outside, and at a pressure of 2.04 MPa, the spring-loaded locking element rises sharply with cotton (position in FIG. 4).

Для обеспечения наибольшей пропускной способности на обойму наворачивается втулка 4. Выходя из-под уплотнений газ давит на втулку и поднимает подпружиненный запорный орган на большую, чем без втулки, высоту. Так для испытанного клапана диаметром Ду 32 мм пропускная способность составила 13000 нм/час. To ensure maximum throughput, a sleeve 4 is screwed onto the cage. Leaving from under the seals, gas presses on the sleeve and raises the spring-loaded locking element to a greater height than without the sleeve. So for the tested valve with a diameter of DN 32 mm, the throughput was 13000 nm / h.

Закрытие клапана происходит при снижении давления в подклапанной полости не более чем на 10% от МДРД. Механизм действия уплотнений осуществляется в обратном порядке. При давлении 1,8 МПа обеспечивается полная герметичность клапана. The valve closes when the pressure in the subvalvular cavity decreases by no more than 10% of the MAWP. The mechanism of action of the seals is carried out in the reverse order. At a pressure of 1.8 MPa, the valve is completely tight.

Учитывая, что резиновый уплотнитель поджимается на 20-40% от деформируемой высоты его (ограничивает посадка клапана 2 на металл), оно не "устает" и работает при наработке на цикличность устойчиво. Considering that the rubber seal is compressed by 20-40% of its deformable height (it limits the fit of valve 2 to metal), it does not "get tired" and works stably during running hours.

Преимущество изобретения состоит в том, что с предлагаемым предохранительным клапаном можно обеспечить требования МК МПОК (международного кодекса международных перевозок опасных грузов) в части обеспечения настройки клапанов и обеспечения герметичности, при этом не создавая сложных и ненадежных клапанов. An advantage of the invention is that with the proposed safety valve, it is possible to meet the requirements of MK MPOK (International Code for the International Transport of Dangerous Goods) in terms of ensuring valve settings and ensuring tightness, without creating complex and unreliable valves.

Claims

A safety valve comprising a housing with a seat and a poppet locking element relative to it with a metal-to-metal seal combined with rubber for metal, characterized in that the width of the rubber seal relative to its deformable height is in the ratio of 10-12 to 1, and the compression ratio of rubber seals during adjustment is 20-40% of the deformable height.