RU2198333C2

RU2198333C2 - Multi-functional valve

Info

Publication number: RU2198333C2
Application number: RU2000132863A
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: 2003-02-10

Abstract

FIELD: shut-off and safety fittings; chemical and oil industries; handling high-pressure vessels containing dangerous products. SUBSTANCE: multi-functional valve made in form of unit includes shut-off and safety device mounted beyond vessel and shut-off velocity device mounted inside vessel. Ball fitted in shut-off and safety device between handwheel and rod is supported on one side by hardened pusher and by hardened roller on other side. Roller is supported by fuse link connected with plug made from highly heat conductive material. Clearance between shut-off valves of shut-off and safety device and shut-off velocity device is provided for control by one handwheel. Proposed valve ensures shutting-off of flow of medium at abnormal situation arising in charging the vessels. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к запорно-предохранительной арматуре и найдет применение в химической и нефтяной промышленности, например в сосудах, работающих под давлением опасных продуктов. The invention relates to shut-off and safety valves and will find application in the chemical and oil industries, for example in vessels operating under pressure of hazardous products.

Известны многофункциональные клапаны, включающие в себя скоростной клапан, устанавливаемый внутри сосудов, работающих под давлением опасных продуктов, и запорный клапан, устанавливаемый снаружи сосудов, причем открытие (взведение) скоростного клапана в них приводится штоком запорного клапана, см., например, устройства фирмы Fort Vale (Великобритания), каталог Fort Vale Engineering Ltd 189 стр. 19. Указанные клапаны перекрывают поток заправляемого продукта автоматически при обрыве подводящего шланга, но не перекрывают его автоматически в случае возникновении пожара. Для закрытия запорного клапана нужно ручное вмешательство, что является большим недостатком. Multifunctional valves are known, including a speed valve installed inside vessels operating under pressure of hazardous products and a shut-off valve installed outside the vessels, the opening (cocking) of the speed valve in them being provided by a valve stem, see, for example, Fort devices Vale (Great Britain), Fort Vale Engineering Ltd catalog 189 p. 19. The indicated valves block the flow of the refueling product automatically when the supply hose breaks, but do not automatically block it in case of occurrence Fire Research Institute. To close the shut-off valve, manual intervention is necessary, which is a big drawback.

Наиболее близким техническим решением, избранным в качестве прототипа, является многофункциональный клапан, включающий в себя запорный клапан, устанавливаемый внутри сосуда, и запорно-предохранительное устройство, устанавливаемое снаружи сосуда. Открытие запорного клапана в нем приводится штоком запорно-предохранительного устройства, последний в свою очередь, приводится в движение сторонним источником питания (газом на мембрану), см., например, устройство фирмы Gestra (Германия) каталог Loading and Unloading Systems for Tank Cars and Tank Containers, Group А₃, стр. 36, клапан PV 65.The closest technical solution, selected as a prototype, is a multi-function valve, which includes a shut-off valve installed inside the vessel, and a locking-safety device installed outside the vessel. The opening of the shut-off valve in it is brought by the rod of the shut-off and safety device, the latter, in turn, is driven by an external power supply (gas to the membrane), see, for example, the device from Gestra (Germany) catalog Loading and Unloading Systems for Tank Cars and Tank Containers, Group A ₃ , p. 36, valve PV 65.

Недостатком указанных клапанов является то, что они требуют для их работы наличия стороннего источника питания (газа на мембрану), к тому же они не надежны из-за наличия дополнительного оборудования к нему. The disadvantage of these valves is that they require an external power source (gas to the membrane) for their operation, moreover, they are not reliable due to the availability of additional equipment to it.

Задачей настоящего изобретения является создание многофункционального клапана как единого узла, который бы без вмешательства человека и подвода сторонних источников питания на управление автоматически обеспечивал перекрытие потока через него в случае возникновения несанкционированных операций, возникающих при заправке сосудов, работающих под давлением опасных продуктов, а именно во время пожара, при обрыве заправочного шланга, при сдвиге сосуда (удар в железнодорожную платформу). The objective of the present invention is to provide a multi-function valve as a single unit, which would automatically block the flow through it in the event of unauthorized operations arising from the refueling of vessels operating under pressure of hazardous products, namely during fire, when the filling hose is broken, when the vessel is shifted (impact on the railway platform).

Задача достигается тем, что в многофункциональном клапане, содержащем запорно-предохранительное устройство, устанавливаемое вне сосуда, запорный клапан, устанавливаемый внутри сосуда, запорный клапан в нем снабжен скоростным клапаном, а шток запорно-предохранительного устройства снабжен плавкой вставкой и подвижным роликом, обеспечивающими закрытие клапана при пожаре, и сдвигаемым шариком, обеспечивающим закрытие клапана при сдвиге сосуда. Для лучшего освобождения шарика он сам, соприкасающиеся с ним ролик и толкатель штока закалены до твердости не ниже HRc45, а для исключения перегрева клапана при пожаре в качестве расплавляемого материала в плавкой вставке применен сплав Вуда. The objective is achieved in that in a multi-function valve containing a shut-off safety device installed outside the vessel, a shut-off valve installed inside the vessel, the shut-off valve in it is equipped with a high-speed valve, and the stem of the shut-off and safety device is equipped with a fusible insert and a movable roller, providing closing of the valve in case of fire, and with a movable ball, providing closing of the valve when the vessel is shifted. To better release the ball, he himself, the roller in contact with it, and the rod pusher are hardened to a hardness of not less than HRc45, and to eliminate the overheating of the valve during a fire, Wood's alloy is used as a melt in the fusible insert.

На чертеже представлен в разрезе общий вид многофункционального клапана. The drawing shows in section a General view of a multi-function valve.

Многофункциональный клапан состоит из запорно-предохранительного устройства (далее ЗПУ), устанавливаемого снаружи сосуда, и запорно-скоростного устройства (далее ЗСУ), состоящего из запорного клапана в блоке со скоростным клапаном, устанавливаемого внутри сосуда. A multi-function valve consists of a shut-off and safety device (hereinafter referred to as ZPU) installed outside the vessel and a shut-off and speed device (hereinafter referred to as ZSU) consisting of a shut-off valve in a block with a speed valve installed inside the vessel.

ЗПУ состоит из корпуса 1, запорного клапана 2, штока 3, пружины 4, обоймы 5, втулки 6, толкателя 7, пружины 8, шарика 9, плавкой вставки 10, ролика 11, маховика 12, пробки 13. ZPU consists of a housing 1, a shut-off valve 2, a stem 3, a spring 4, a holder 5, a sleeve 6, a pusher 7, a spring 8, a ball 9, a fuse-link 10, a roller 11, a flywheel 12, a plug 13.

В канавки штока помещены уплотнители 14, а в клапане 2 завулканизирован уплотнитель 15. Выходной патрубок корпуса 1 глушится заглушкой 16 на прокладке 17. Seals 14 are placed in the grooves of the stem, and a seal 15 is vulcanized in the valve 2. The outlet pipe of the housing 1 is muffled by a plug 16 on the gasket 17.

Детали 1-10 помещены в кожух 18. В кожухе 18 предусмотрено отверстие для выхода шарика 9. Parts 1-10 are placed in the casing 18. In the casing 18 there is a hole for the exit of the ball 9.

ЗСУ состоит из запорного клапана 20, пружины 21, поджимной втулки 22, помещенных в корпус 23, скоростного клапана 24, пружины 25, поджимной втулки 26, помещенных в корпус 28. ZSU consists of a shut-off valve 20, a spring 21, a compression sleeve 22 placed in the housing 23, a high-speed valve 24, a spring 25, a compression sleeve 26 placed in the housing 28.

В запорный клапан 20 ввулканизировано уплотнение 29. A seal 29 is vulcanized into the shutoff valve 20.

В скоростном клапане 24 имеется отверстие (дюза) диаметром 1 мм для сообщения надклапанной и подклапанной полостей. In the high-speed valve 24 there is a hole (nozzle) with a diameter of 1 mm for communication supravalve and subvalvular cavities.

ЗПУ устанавливается на ЗСУ, а последний - на трубопровод слива-налива или газосброса сосуда, работающего под давлением через прокладки 30, с помощью шпилек 31 и болтов 32. ZPU is installed on the ZSU, and the latter is installed on the drain-loading or gas discharge pipeline of a vessel operating under pressure through gaskets 30, using studs 31 and bolts 32.

Конструкцией предусмотрено так, что после установки их между запорными клапанами 2 и 20 образуется зазор "А". The design provides so that after installing them between the shut-off valves 2 and 20, a gap "A" is formed.

Магистрали слива-налива или газосброса присоединяются к корпусу 2 при снятой заглушке 16 и прокладке 17. Шарик 9 соединяется через трос 33 с неподвижной закладной в заправочной станции. Drain-filling or gas discharge lines are connected to the housing 2 with the plug 16 removed and the gasket 17. The ball 9 is connected via a cable 33 to a fixed mortgage in the gas station.

Рассмотрим работу многофункционального клапана, установленного на сосуде железнодорожной платформы. Consider the operation of a multi-function valve mounted on a vessel of a railway platform.

При наполнении сосуда жидкий продукт (например, пропан) по шлангу подается в корпус 1 на клапан 2. Клапан 2 вращением маховика 12 через плавкую вставку 10, ролик 11, шарик 9, толкатель 7, шток 3 опускается вниз до соприкосновения со штоком клапана 20 ЗСУ. Оба клапана открываются. Сжиженный пропан через два запорных клапана (2 и 20) и скоростной клапан 24 поступает в сосуд. When filling the vessel, a liquid product (for example, propane) is supplied through the hose to the housing 1 to the valve 2. The valve 2 by rotating the flywheel 12 through the fusible link 10, roller 11, ball 9, pusher 7, rod 3 is lowered to touch the valve stem 20 of the ZSU . Both valves open. Liquefied propane through two shut-off valves (2 and 20) and high-speed valve 24 enters the vessel.

При опорожнении сосуда продукт поступает через скоростной клапан на запорный клапан 20, затем на запорный клапан 2. Чтобы не закрывался скоростной клапан 24 в штатном режиме, вращением маховика 12 обеспечивается расчетная скорость, в случае же превышения скорости скоростной клапан закрывается; для его открытия закрывают клапан 2, продукт через отверстие (дюзу) в клапане 24 поступает в замкнутое пространство между запорным клапаном 20 и скоростным клапаном 24, выравнивается давление в сосуде и пространстве, скоростной клапан пружиной 25 открывается. Пружина 25 обеспечивает настройку скоростного клапана на расчетную скорость. When the vessel is emptied, the product enters through the speed valve to the shutoff valve 20, then to the shutoff valve 2. In order not to shut the speed valve 24 in the normal mode, rotation of the flywheel 12 ensures the calculated speed, in case of exceeding the speed, the speed valve closes; to open it, close valve 2, the product through an opening (nozzle) in the valve 24 enters the closed space between the shut-off valve 20 and the high-speed valve 24, the pressure in the vessel and space is equalized, the high-speed valve with a spring 25 opens. Spring 25 adjusts the speed valve to rated speed.

В случае возникновения нештатных ситуаций необходимо заправку сосуда или слив из него прекратить, клапан закрыть. In case of emergency, it is necessary to stop the vessel refueling or discharge from it, close the valve.

1. Нештатная ситуация: разрыв подводящего заправочного шланга. 1. Abnormal situation: rupture of the inlet filling hose.

В этом случае в месте разрыва давление резко падает и продукт при опорожнении сосуда за счет увеличения скорости закрывает скоростной клапан, а при наполнении сосуда за счет давления изнутри сосуда продукт начинает движение в обратном направлении, и скоростной клапан также закрывается. In this case, at the point of rupture, the pressure drops sharply and the product closes the high-speed valve when the vessel is empty due to the increase in speed, and when the vessel is filled due to the pressure from the inside of the vessel, the product starts moving in the opposite direction, and the high-speed valve also closes.

2. Нештатная ситуация: пожар. 2. Abnormal situation: fire.

Плавкая вставка 10 за счет подвода тепла через пробку 13 нагревается. Пробка 13 выполнена из материала с высокой теплопроводностью - меди. Внутри вставки запрессован сплав Вуда. При температуре 78-90^oС он расплавляется и вытекает вниз. Пружина 4 через обойму 5 поднимает шток 3 с шариком 9 и роликом 11 вверх, ролик занимает место вытекшего сплава, запорные клапана 20 и 2 закрываются.Fusible insert 10 due to the supply of heat through the plug 13 is heated. The plug 13 is made of a material with high thermal conductivity - copper. Wood's alloy is pressed inside the insert. At a temperature of 78-90 ^o With it melts and flows down. The spring 4 lifts the rod 3 through the clip 5 with the ball 9 and the roller 11 up, the roller takes the place of the leaked alloy, the shut-off valves 20 and 2 are closed.

3. Нештатная ситуация: сдвиг сосуда (например, удар в автосцепку железнодорожной платформы, на которой он установлен). Заправочные шланги при этом не разрушаются. 3. Abnormal situation: vessel shift (for example, a hit in the automatic coupling of the railway platform on which it is installed). The filling hoses are not destroyed.

В этом случае натягивается трос 33, шарик 9 давит на втулку 6, сжимая пружину 8, и когда плоскость верхнего торца втулки 6 поравняется с плоскостью верхнего торца обоймы 5, шарик выходит из зацепления и через пазы в кожухе 18 выскакивает наружу. Пружина 4 через обоймы 5 поднимает шток 3, запорные клапаны 2 и 20 закрываются. In this case, the cable 33 is pulled, the ball 9 presses on the sleeve 6, compressing the spring 8, and when the plane of the upper end of the sleeve 6 is aligned with the plane of the upper end of the casing 5, the ball disengages and pops out through the grooves in the casing 18. Spring 4 through the clips 5 raises the rod 3, the shutoff valves 2 and 20 are closed.

4. Нештатная ситуация: поломка наружного клапана (ЗПУ) или его снос с сосуда, когда внутри сосуда находится продукт под давлением. 4. Abnormal situation: damage to the external valve (ZPU) or its demolition from the vessel when the product is under pressure inside the vessel.

В этом случае продукт не выходит наружу, т.к. перекрыт изнутри запорным клапаном 20. In this case, the product does not go out, because blocked from the inside by a shut-off valve 20.

Зазор "А" между штоком клапана 20 и хвостовиком клапана 2 предусмотрен для обеспечения компенсации усадки резинового уплотнителя 31 при закрытом клапане 20. The gap "A" between the valve stem 20 and the shank of the valve 2 is provided to compensate for the shrinkage of the rubber seal 31 with the valve 20 closed.

Чтобы шарик 9 лучше вынимался, ролик 11 и толкатель 7 закалены до твердости, по крайней мере, не ниже HRc45, а чтобы обеспечить низкую температуру нагрева клапана при пожаре в качестве расплавляемого материала применен сплав Вуда, при этом корпус и резиновые уплотнители не успевают нагреться до 50^oС (при которой они работоспособны).To make the ball 9 better removable, the roller 11 and pusher 7 are hardened to a hardness of at least not lower than HRc45, and in order to ensure a low temperature of valve heating during a fire, Wood's alloy is used as a melt, while the case and rubber seals do not have time to warm up to 50 ^o C (at which they are operational).

Преимущество изобретения состоит в том, с предлагаемым многофункциональным клапаном обеспечиваются требования МК МПОК (международного кодекса международных перевозок опасных грузов) в части обеспечения безопасности при работах на сосудах, работающих под давлением опасных продуктов. An advantage of the invention is that with the proposed multifunction valve, the requirements of MK MPOK (international code for the international transport of dangerous goods) are met in terms of ensuring safety when working on vessels operating under pressure of dangerous products.

Claims

1. A multi-function valve containing a locking and safety device installed outside the vessel, a locking and high-speed device installed inside the vessel, made in the form of a unit, characterized in that a ball resting on one side on a safety and locking device is installed between the flywheel and the rod a hardened pusher, on the other hand, on a hardened roller, which is supported on a fusible link connected to a stopper made of highly thermally conductive material, and between the shut-off valves of the safety-locking device shut-off and high-speed device provides a gap for management capabilities with one wheel.

2. The multifunctional valve according to claim 1, characterized in that the ball is kept from falling out by a movable spring-loaded sleeve.