RU2378553C1

RU2378553C1 - Safety valve with rupture element

Info

Publication number: RU2378553C1
Application number: RU2008148150/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Евгений Федорович Баранов (RU); Евгений Федорович Баранов; Тимур Витальевич Панарин (RU); Тимур Витальевич Панарин; Игорь Георгиевич Гетия (RU); Игорь Георгиевич Гетия; Сергей Игоревич Гетия (RU); Сергей Игоревич Гетия; Галина Николаевна Панферова (RU); Галина Николаевна Панферова; Ирина Николаевна Леонтьева (RU); Ирина Николаевна Леонтьева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2010-01-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention is related to machine building and refers to protection of technological equipment. Safety valve with rupture element comprises valve body, heat-insulating and rupture elements. Valve additionally comprises lined weight lock, which closes opening in body of protected object. In upper cylindrical part of valve body there is a heat-insulating element installed, as well as sealing membrane. Membrane is pressed to valve body by means of cover. Cover is hingedly joined to lever. Lever interacts with bump stop. Unit of rupture element fixation is fixed with its upper part on lever, and with its lower part - to upper cylindrical part of valve. Rupture element consists of wire, stop bolt, fork, valve cover lever, nut, two drums. The latter are arranged accordingly in fork of valve cover lever and fork of upper cylindrical part of valve body. Ends of wire are inserted into holes of drums and then are wound on them. Clearance between forks makes around 1.5÷3 of wire diametre. Parametres of valve are in the following optimal ranges of values: c=H/Dn=2.5÷3.0, where Dn is diametre of upper cylindrical part of valve body, equal to maximum size of protected object body hole; H is height of assembled valve.

EFFECT: increased efficiency of technological equipment protection against explosions by improved performance and reliability of rupture element actuation.

2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для взврывозащиты технологического оборудования.The invention relates to mechanical engineering and can be used for explosion protection of technological equipment.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является взрывной клапан по SU 1820124 A1, F16K 17/16, 1993 г. (прототип), содержащий корпус клапана, теплоизолирующий и разрывной элементы.The closest technical solution to the claimed object is an explosive valve according to SU 1820124 A1, F16K 17/16, 1993 (prototype), containing a valve body, heat insulating and bursting elements.

Недостатком известного решения является сравнительно невысокая надежность срабатывания разрывной мембраны.A disadvantage of the known solution is the relatively low reliability of operation of the bursting disc.

Технический результат - повышение эффективности защиты технологического оборудования от взрывов путем увеличения быстродействия и надежности срабатывания разрывного элемента.The technical result is an increase in the efficiency of protection of technological equipment from explosions by increasing the speed and reliability of the operation of the explosive element.

Это достигается тем, что в предохранительном клапане с разрывным элементом, содержащем корпус клапана, затвор, теплоизолирующий и разрывной элементы, дополнительно содержится футерованный грузовой затвор, перекрывающий отверстие в корпусе защищаемого объекта, а 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, при этом концы проволоки вставляются в отверстия барабанов и затем наматываются на них, зазор h между вилками составляет порядка (1,5÷3) от диаметра проволоки, а параметры клапана находятся в следующих оптимальных интервалах величин: с=Н/Dy=2,5÷3,0, где Dy - диаметр верхней цилиндрической части корпуса клапана, равный максимальному размеру отверстия корпуса защищаемого объекта; Н - высота клапана в сборе.This is achieved by the fact that in the safety valve with a bursting element containing the valve body, a shutter, heat insulating and bursting elements, there is additionally a lined cargo gate covering the hole in the body of the protected object, and a heat-insulating element and a sealing membrane are placed in the upper cylindrical part of the valve body, pressed to the valve body by means of a cover pivotally connected to a lever interacting with the chipper, the fastening element of the bursting element is fixed with its the upper part on the lever, and the lower part to the upper cylindrical part of the valve body, the bursting element consists of a wire, a locking bolt, a fork, a valve cover lever, a nut, two drums located respectively in the valve cover lever fork and in the fork of the upper cylindrical part of the valve body , while the ends of the wire are inserted into the holes of the drums and then wound on them, the gap h between the forks is about (1.5 ÷ 3) of the diameter of the wire, and the valve parameters are in the following optimal intervals: c = / Dy = 2,5 ÷ 3,0, where Dy - diameter of the upper cylindrical portion of the valve housing equal to the maximum size of the hole housing the protected object; H is the height of the valve assembly.

На фиг.1 изображен фронтальный разрез взрывозащитного клапана, на фиг.2 - узел крепления разрывного элемента.Figure 1 shows a frontal section of the explosion-proof valve, figure 2 - the mounting unit of the bursting element.

Предохранительный клапан с разрывным элементом устанавливается на корпус 1 защищаемого объекта и содержит футерованный грузовой затвор, выполненный в виде двух слоев: слоя футеровки 10, перекрывающей отверстие диаметром Dy в корпусе 1 защищаемого объекта, и насыпного грузового слоя 2 в виде щебня, гравия или песка. Корпус клапана 3 выполнен в виде нижней конической и верхней цилиндрической части, в которой размещен теплоизоляционный элемент 4 и герметизирующая мембрана 5, прижимаемая к корпусу клапана посредством крышки 6, шарнирно соединенной с рычагом 8, взаимодействующим с отбойником 7. Узел 9 крепления разрывного элемента (проволоки) крепится своей верхней частью на рычаге 8, а нижней - к верхней цилиндрической части корпуса 3 клапана. Узел крепления разрывного элемента состоит из проволоки 16, стопорного болта 11, вилки 12, рычага 13 крышки клапана, гайки 14 и двух барабанов 15, расположенных соответственно в вилке 12 рычага 13 крышки клапана и в вилке верхней цилиндрической части корпуса 3 клапана. Концы проволоки 16 вставляются в отверстия барабанов 15 и затем наматываются на них при их вращении обычным гаечным ключом. После достаточного натяжения проволоки барабаны 15 фиксируются стопорными болтами 11. Важно заметить, что давление срабатывания клапана зависит только от прочности проволоки 16 и не зависит от силы ее натяжения. Чтобы срабатыванию клапана не предшествовали большие пластические деформации проволоки, ее длина, а следовательно, и зазор h должны быть минимальными. Зазор h должен быть порядка (l,5÷3)d, где d - диаметр проволоки. Чтобы крепление концов проволоки было надежным и не допускало их вытягивания из отверстий в барабане, на него должно быть намотано не менее трех витков. Откидная крышка 6 через рычаг 8 удерживается в закрытом положении при разрывном элементе 9, роль которого выполняет проволока калиброванного сечения. Для полной герметизации клапана используется мембрана 5 из алюминиевой фольги или из полимерного материала. Под действием давления в защищаемом аппарате мембрана прижимается к крышке и таким образом через рычаг 8 все усилие от давления передается на шарнир рычага и разрывную проволоку 9. Сама же мембрана при этом оказывается практически полностью разгруженной и на давление срабатывания клапана (разрыв проволоки 9) существенного влияния не оказывает. В этом смысле мембрана не является расчетным элементом: конструкции взрывного клапана.A safety valve with a bursting element is installed on the body 1 of the protected object and contains a lined cargo lock made in two layers: a layer of lining 10 covering the hole with a diameter Dy in the housing 1 of the protected object and a bulk cargo layer 2 in the form of crushed stone, gravel or sand. The valve body 3 is made in the form of a lower conical and upper cylindrical part, in which a heat-insulating element 4 and a sealing membrane 5 are placed, pressed to the valve body by means of a cover 6, pivotally connected to a lever 8 interacting with the chipper 7. Assembly unit 9 of the fastening of the breaking element (wire ) is attached with its upper part to the lever 8, and the lower one - to the upper cylindrical part of the valve body 3. The fastening element of the bursting element consists of a wire 16, a locking bolt 11, a fork 12, a lever 13 of the valve cover, a nut 14 and two drums 15 located respectively in the fork 12 of the lever 13 of the valve cover and in the fork of the upper cylindrical part of the valve body 3. The ends of the wire 16 are inserted into the holes of the drums 15 and then wound on them when they are rotated with a conventional wrench. After sufficient wire tension, the drums 15 are fixed with locking bolts 11. It is important to note that the valve operating pressure depends only on the strength of the wire 16 and does not depend on its tension. So that valve actuation is not preceded by large plastic deformations of the wire, its length, and therefore the clearance h, should be minimal. The gap h should be of the order of (l, 5 ÷ 3) d, where d is the diameter of the wire. So that the fastening of the ends of the wire is reliable and does not allow them to be pulled out of the holes in the drum, at least three turns must be wound on it. The hinged lid 6 through the lever 8 is held in a closed position with a bursting element 9, the role of which is performed by a calibrated cross-section wire. For complete valve sealing, a membrane 5 made of aluminum foil or of a polymeric material is used. Under the influence of pressure in the protected device, the membrane is pressed against the cover and thus through the lever 8 all the pressure is transferred to the lever hinge and the bursting wire 9. The membrane itself is almost completely unloaded and the valve operating pressure (wire break 9) has a significant effect does not render. In this sense, the membrane is not a design element: the design of the explosive valve.

Если в защищаемом аппарате 1 происходят технологические процессы при высоких температурах, то для тепловой защиты мембраны 5 и других деталей клапана предусмотрены два уровня теплоизоляции. Первый из них представляет собой грузовой затвор 2, футерованный огнеупорным материалом, а второй - минеральную вату, асбестовую крошку или другой термостойкий пористый материал 4, уложенный в корзину из металлических прутьев или полос. Для получения наибольшей эффективности взврывозащиты производственного оборудования взрывозащитный клапан имеет параметры, которые находятся в следующих оптимальных интервалах величин: с=H/Dy=2,5÷3,0,If technological processes take place in the protected apparatus 1 at high temperatures, then two levels of thermal insulation are provided for thermal protection of the membrane 5 and other valve parts. The first of them is a cargo lock 2 lined with refractory material, and the second is mineral wool, asbestos chips or other heat-resistant porous material 4, laid in a basket of metal rods or strips. To obtain the highest explosion protection efficiency of production equipment, the explosion protection valve has parameters that are in the following optimal ranges of values: c = H / Dy = 2.5 ÷ 3.0,

где Dy - диаметр верхней цилиндрической части корпуса клапана, равный максимальному размеру отверстия корпуса 1 защищаемого объекта; Н - высота клапана в сборе.where Dy is the diameter of the upper cylindrical part of the valve body equal to the maximum size of the hole of the body 1 of the protected object; H is the height of the valve assembly.

Предохранительный клапан с разрывным элементом работает следующим образом.The safety valve with a bursting element operates as follows.

Давление в защищаемом аппарате воздействует на крышку 6, так как затвор 2 перекрывает входное отверстие негерметично и при быстром повышении давления он может приподниматься, а теплоизоляционный слой 4 порист. При срабатывании клапана крышка 6 отбрасывается до упора в отбойники 7, засыпка 2 и теплоизоляционный элемент 4 потоком газа выбрасываются из полости клапана.The pressure in the device to be protected acts on the cover 6, since the shutter 2 closes the inlet opening leakingly and with a rapid increase in pressure it can rise, and the insulating layer 4 is porous. When the valve is activated, the cover 6 is thrown as far as it will go into the chippers 7, the backfill 2 and the heat-insulating element 4 are ejected from the valve cavity by a gas flow.

После окончания сброса газов затвор и крышка опускаются вниз и закрывают сбросное отверстие клапана. При этом герметичность клапана полностью не восстанавливается, однако интенсивный подсос воздуха из атмосферы в полость защищаемого аппарата, который может вызвать вторичный взрыв в оборудовании, исключается.After the end of the gas discharge, the shutter and cover fall down and close the valve outlet. In this case, the valve tightness is not completely restored, however, an intensive intake of air from the atmosphere into the cavity of the protected device, which can cause a secondary explosion in the equipment, is eliminated.

После срабатывания клапана и устранения причин, вызвавших взрыв в оборудовании, клапан должен быть восстановлен, т.е. необходимо в корзину уложить теплоизоляционный слой.After the valve is activated and the causes of the explosion in the equipment are eliminated, the valve must be restored, i.e. it is necessary to lay the insulating layer in the basket.

Для химической и других смежных отраслей промышленности, продукты которых и ценны, и исключительно вредны для окружающей среды, условие полной герметичности следует рассматривать как приоритетное, в значительной мере определяющее область возможного их применения.For the chemical and other related industries, the products of which are valuable and extremely harmful to the environment, the condition of complete tightness should be considered as a priority, largely determining the scope of their possible application.

Claims

A safety valve with a bursting element, comprising a valve body, a shutter, heat insulating and bursting elements, characterized in that it further comprises a lined cargo gate that covers the hole in the body of the protected object, and a heat-insulating element and a sealing membrane are pressed in the upper cylindrical part of the valve body the valve body by means of a cover pivotally connected to a lever interacting with the chipper, and the fastening element of the bursting element is fastened to its upper th part on the lever and the lower one to the upper cylindrical part of the valve body, and the bursting element consists of a wire, a locking bolt, a fork, a valve cover lever, a nut, two drums located respectively in the valve cover lever fork and in the fork of the upper cylindrical part the valve body, while the ends of the wire are inserted into the holes of the drums and then wound on them, and the gap h between the forks is about (1.5 ÷ 3) of the diameter of the wire, and the valve parameters are in the following optimal ranges of values: c = H / Dy = 2 5 ÷ 3.0
where Dy is the diameter of the upper cylindrical part of the valve body equal to the maximum size of the opening of the body of the protected object; H is the height of the valve assembly.