Устройство для защиты бака от повышения давления и от переполнения

 

Изобретение относится к энергетике и может быть применено на топливных и атомных электростанциях для защиты деаэраторов с давлением 1, 2, 6, 7 кгс/см² от повышения давления и от переполнения баков деаэраторов. Цель изобретения - повышение надежности и экономичности. Устройство содержит открытый сосуд 1, размещенный в баке деаэратора, выходной патрубок 2, размещенный в сосуде, выпускной клапан 5, устройство гидравличекой разгрузки клапана 5, состоящее из штока 6, прикрепленного к выходному патрубку с насаженными на него дисками 8, дистанционированными втулками 9, разгрузочный клапан 13, соединенный с поплавком 14 (чувствительным устройством уровня) и с плунжером 18, прижатым пружиной 19, размещенными в корпусе 20 (чувствительном элементе давления), эрлифт 23 для поддержания заданного уровня воды в сосуде 1, отверстие 27 для подвода пара в поплавок 14. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть применено на тепловых и атомных электростанцияx для защиты деаэраторов всех давлений от повышения давления и от переполнения баков деаэраторов.

Известно предохранительное устройство от повышения давления, содержащее корпус, тарелку клапана, выполненную в виде поршня, размещенную в направляющей втулке, пружину, посредством штока прижимающую тарелку клапана к седлу [1] Недостатком этого устройства является конструктивная сложность, ненадежность, так как узел поршень клапана и его направляющая втулка является уплотняющим, с весьма малыми зазорами, эта пара может отказать в работе как в результате заклинивания, так и в результате незначительной термической деформации одной из деталей, высокая стоимость, так как детали требуют точной обработки.

Известно предохранительное устройство, содержащее корпус, тарелку клапана, образующую поршень в своей верхней части, запирающую пружину, соединенную с клапаном с помощью штока, импульсный клапан [2] Недостатком этого устройства является ненадежность, так как имеется ряд сопряженных (трущихся) поверхностей (между золотником и буксой, между поршнем и корпусом, между буксой и штоком запирающей пружины), могущих стать причиной отказа в работе, высокая стоимость.

Известно устройство для перелива, содержащее корпус, размещенные в нем поплавок, регулирующий орган в виде разгруженного золотника, соединенный с поплавком с помощью системы рычагов [3] Недостатком этого устройства является ненадежность (возможная неплотность поплавка, заклинивание золотника), неэкономичность (неплотность золотника и, как следствие, постоянные протечки).

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является устройство для защиты бака от переполнения, содержащее установленную в баке и прикрепленную к нему отводящую трубу, выпускной клапан с седлом, выполненным в виде первого опрокинутого сосуда, в дне которого выполнено отверстие, являющееся седлом разгрузочного клапана, затвор которого закреплен на поплавке, являющимся датчиком уровня воды в баке [4] Недостатком прототипа является ненадежность работы ввиду отсутствия защиты устройства от повышения давления, а также неэкономичность.

Цель изобретения повышение надежности и экономичности.

Указанная цель решается следующим образом.

Устройство для защиты бака от повышения давления и переполнения содержит корпус, в котором размещен выпускной клапан с ответным седлом, импульсные устройства давления и уровня, корпус выполнен в виде открытого сосуда, верхняя кромка которого размещена на максимально допустимом уровне воды в баке, днище сосуда снабжено центральным отверстием, к которому примкнута отводящая среду (пар, воду) труба, прикрепленная к баку, выпускной клапан выполнен в виде открытого опрокинутого сосуда, имеющего в месте его к седлу клапана сужение, причем в днище упомянутого сосуда выполнено центральное отверстие с установленными вокруг него направляющими планками, при этом внутри сосуда клапана размещено устройство гидравлической разгрузки, состоящее из ряда дистанционно расположенных дисков, насаженных на шток и прикрепленных к нему, шток прикреплен к выходному патрубку; импульсное устройство уровня выполнено в виде открытого опрокинутого сосуда (поплавка), размещенного в корпусе, к поплавку прикреплен разгрузочный клапан, опертый на отверстие в крышке выпускного клапана; импульсное устройство давления выполнено в виде прижатого к седлу пружиной плунжера, размещенного в своем корпусе, прикрепленном к баку, плунжер шарнирно с помощью штока соединен с разгрузочным клапаном; корпус устройства снабжен эрлифтом, днище корпуса снабжено отверстием для подвода пара в поплавок.

Сущность изобретения состоит в том, что повышение надежности достигается за счет применения гидравлически разгруженного клапана, для перестановки которого требуется незначительное усилие, обуславливаемое диаметром отверстия в крышке клапана, зазорами между дисками и корпусом (сосудом) клапана, а также степенью сужения сосуда возле седла клапана. По сути предлагаемое устройство является регулятором максимального давления и уровня. Ход его является плавным, без ударов. Повышение экономичности достигается за счет того обстоятельства, что уплотнительная поверхность клапана находится под большим усилием, равным произведению давления в деаэраторе на площадь сечения суженной части клапана, а также за счет того, что уплотнительная поверхность находится под уровнем воды. Уровень поддерживается с помощью эрлифта. Залив уплотнительной поверхности исключает температурные деформации седла и клапана.

Повышение надежности и экономичности достигается также за счет уменьшения количества клапанов, простоты устройства, отсутствия малых зазоров между движущимися поверхностями.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Возможность осуществления изобретения подтверждается описанием устройства в статическом состоянии и в работе.

Устройство содержит открытый сосуд 1, прикрепленный к баку доэатора (крепление не показано) с патрубком 2 выхода рабочей среды (пара или воды), в днище 3 сосуда имеется центральное отверстие 4, вокруг которого размещено седло, на него опирается суженная часть клапана 5, выполненного в виде открытого, опрокинутого сосуда, внутри которого размещено устройство гидравлической разгрузки клапана во время его подъема. Это устройство состоит из штока 6, опирающегося на крестовину 7, прикрепленную к патрубку 2, дисков 8, насаженных на шток и дистанционированных с помощью втулок 9. Между дисками и внутренней цилиндрической поверхностью клапана имеются дроссельные щели, с помощью которых при работе устройства в камере 10 создается давление. Диски 8 выполняют роль направляющих при движении клапана. Отверстие 11 в крышке 12 клапана и разгрузочный клапан 13 являются частью устройства гидравлической разгрузки. Разгрузочный клапан 13 прикреплен в верхней части к поплавку 14 импульсному устройству уровня, в нижней части размещен среди направляющих планок 15, прикрепленных к крышке 12. Поплавок выполнен в виде открытого опрокинутого сосуда. Поплавок посредством планки 16, штока 17 с головкой шарнирно соединен с плунжером 18, прижатым пружиной 19, размещенным в своем корпусе 20. Имеется возможность регулировать величину сжатия пружины 19. Корпус 20 крепится к баку 21, имеет отверстие 22 для связи полости корпуса с атмосферой. Корпус 20, плунжер 18, пружина 19 являются импульсным устройством давления. В днище размещен эрлифт 23, к нему подведена паровая трубка 24 через дроссельную шайбу 25. Верхний торец опускного участка 26 эрлифта обуславливает уровень воды в устройстве. В днище 3 также имеется отверстие 27 для подвода пара под поплавок через шайбу 28.

Работает устройство следующим образом.

Рассмотрим сначала силы, действующие на клапан 5, разгрузочный клапан 13 и плунжер 18 при номинальном давлении Р_н в деаэраторе. Определим силы на клапан 5. Они равны Р_н˙F_к Р_н (F_к F_с), где Р_н номинальное избыточное давление, F_к площадь поперечного сечения по верхней части клапана, F_к площадь поперечного сечения клапана по суженной (нижней) части клапана. Указанная разница сил прижимает клапан 5 к седлу. На разгрузочный клапан 13 действует сила Р_н˙F_р, где F_р площадь отверстия 11.

Отметим, что эта сила является частью силы Р_н˙F_к. На плунжер действует сила Р_н F_пл G_пр, где F_пл площадь плунжера, G_пр сила сжатой пружины. Отметим, что должно быть F_пл > F_р.

При достижении уровня воды в деаэраторе до максимального значения, вода переливается через верхнюю кромку сосуда 1, последний заполняется и поплавок 14 начинает подниматься, при этом разгрузочный клапан открывает отверстие 11 и полость 10 заполняется и в ней образуется давление. При достаточном открытии отверстия 11 сила Р_н˙F_к уменьшается на столько, что разность Р_н˙F_к Р_н (F_к F_с) становится отрицательной, так как сила Р_н(F_к F_с), остается постоянной. Отметим два обстоятельства: шток 17 при этом неподвижен; клапан 5 следует за клапаном 13.

При увеличении давления в деаэраторе до определенной величины разность Р_н˙F_р + G_пр Р_н˙F_пл становится отрицательный, при этом поплавок 14 вместе с разгрузочным клапаном 13 с помощью штока 17 за счет силы, действующей на плунжер 18, поднимается и открывает отверстие 11. Далее все происходит так, как описано выше.

Для повышения надежности поплавка под него постоянно подается незначительное количество пара через отверстие 27. Для повышения плотности клапана 5 в сосуде 1 поддерживается уровень такой, что уплотнительная поверхность находится под заливом (под уровнем), поступление воды может быть обеспечено, например, по трубке, забирающей воду из-под деаэрационной колонки. Для исключения переполнения сосуда 1 постоянно работает эрлифт 23 и уровень воды поддерживается на высоте верхней кромки спускного участка 26 эрлифта. Верхняя часть трубы 26 выполняет функ- цию для перелива.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ БАКА ОТ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И ОТ ПЕРЕПОЛНЕНИЯ, содержащее установленную в баке и прикрепленную к нему отводящую трубу, выпускной клапан с седлом и затвором, выполненным в виде первого открытого опрокинутого сосуда, в дне которого выполнено отверстие, являющееся седлом разгрузочного клапана, затвор которого закреплен на поплавке, являющемся датчиком уровня воды в баке, отличающееся тем, что содержит установленный в баке открытый сосуд, верхняя кромка которого размещена на максимально допустимом уровне воды в баке, а его днище снабжено центральным отверстием, напротив которого снизу к днищу примкнута отводящая труба, седлом выпускного клапана является днище открытого сосуда вокруг центрального отверстия, открытый опрокинутый сосуд имеет в месте примыкания к седлу сужение, а на дне его вокруг отверстия расположены направляющие планки для затвора разгрузочного клапана, поплавок выполнен в виде второго открытого опрокинутого сосуда, размещенного в открытом сосуде, устройство снабжено элементом гидравлической разгрузки выпускного клапана, выполненным в виде установленных внутри первого открытого опрокинутого сосуда дистанционно расположенных дисков, насаженных и закрепленных на штоке, конец которого закреплен в отводящей трубе, причем устройство содержит датчик давления, выполненный в виде закрепленного в баке цилиндра, в котором размещен плунжер, прижатый пружиной к выполненному в цилиндре седлу и шарнирно с помощью штока соединенный с затвором разгрузочного клапана.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что открытый сосуд снабжен эрлифтом, а его днище снабжено отверстием для подвода пара под второй открытый опрокинутый сосуд.

РИСУНКИ

Рисунок 1