Клапан сброса давления с улучшенной ремонтопригодностью

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к ремонтопригодным клапанам сброса давления, и предназначено для использования в качестве предохранительных устройств для гарантии того, чтобы давление внутри сосуда, резервуара, трубы и т.д не превышало безопасный уровень. Ремонтопригодный клапан сброса давления содержит корпус клапана с внутренней снабженной пазами поверхностью, приспособленную для совмещения с инструментом для удаления. Имеется первая установочная поверхность и первая внешняя резьбовая поверхность для прикрепления ремонтопригодного клапана сброса давления к сосуду повышенного давления. Узел пробки клапана имеет вторую установочную поверхность для зацепления с первой установочной поверхностью. Узел скользящим образом установлен в клапанной коробке и смещен по направлению к первой установочной поверхности. Уплотнение размещено непосредственно у первой и второй установочных поверхностей для обеспечения уплотнения, когда узел пробки клапана расположен в корпусе клапана. Съемный колпачок установлен непосредственно у сборки пробки клапана для механического поддержания уплотнения. Изобретение направлено на упрощение монтажа и демонтажа клапана за счет того, что колпачок можно удалять и уплотнение можно заменять без существенного демонтажа клапана, при этом исключается необходимость в новой калибровке после того как был произведен ремонт. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Это изобретение касается в общем клапанов сброса давления, и более конкретно, ремонтопригодного клапана сброса давления, изготовленного для упрощенной установки и удаления.

Уровень техники

Клапаны сброса давления (предохранительные клапаны) обычно используют в качестве предохранительных устройств для гарантии того, что давление внутри сосуда (то есть резервуара, трубы и т.д.) не превышает безопасный уровень. Обычный клапан сброса давления имеет пружину, которая прикладывает калиброванную силу к пробке клапана. Когда давление в сосуде (и на пробку) прикладывает силу, которая превышает силу сжатия пружины на пробке, пробка поднимается из своего гнезда и выпускает избыточное давление. Когда усилие на пробку уменьшается ниже силы сжатия пружины, пробка клапана оттягивается назад в свое гнездо силой сжатия пружины, и сосуд вновь герметизируется. Без клапана сброса давления, резервуар или труба может лопнуть, вызывая серьезные проблемы.

Наиболее обычный вид отказа клапана сброса давления представляет собой нежелательную утечку вокруг уплотняемой поверхности клапана сброса давления. В некоторых клапанах сброса давления используется уплотняемая поверхность металл к металлу; однако этот тип уплотнения требует точной механической обработки и выравнивания, чтобы создать соответствующее уплотнение. В обычных клапанах сброса давления используется эластомерное (резиновое) уплотнение, не требующее точной механической обработки или выравнивания для соответствующего уплотнения; однако эластомерные материалы ухудшают свои свойства через какое-то время и теряют свои герметизирующие качества. Поддержание хорошего уплотнения в сосуде высокого давления является необходимым для надлежащего прохождения процесса. В технологических установках для непрерывного процесса производства, где минимальная утечка представляется критической, предохранительные клапаны являются изделиями технического обслуживания большого объема, требующими частой проверки, замены или ремонта.

Обычные клапаны сброса давления являются или неремонтопригодными и одноразовыми, или требующими заводского ремонта. Если ремонтопригодный клапан сброса давления требует существенного демонтажа, то перед введением клапана в эксплуатацию потребуется повторная калибровка. Многие ремонтопригодные клапаны сброса давления для ремонта отправляют на завод, потому что калибровка в условиях эксплуатации невозможна. Хотя замена изоляции часто является недорогой, работа, перевозка и потери в эксплуатации делают предохранительные клапаны с заводской ремонтопригодностью менее желательными.

Ремонтопригодные в полевых условиях клапаны сброса давления являются более экономичными, но ремонт должен быть простым, и процедура не должна требовать сложных инструментов и особой калибровки. Если заданное значение регулируемой величины предохранительного клапана непреднамеренно изменено обслуживающим персоналом, безопасность системы подвергается риску. Более существенно, если для кого-то возможно изменять заданное значение предохранительного клапана, не осознавая этого, и из-за изменения происходит повреждение, изготовитель клапана сброса давления может быть не защищен от ответственности.

Другое важное положение для ремонта клапана сброса давления заключается в легкости извлечения клапана из сосуда. Большинство предохранительных клапанов ввинчивают в сосуд. Часто эти сосуды содержат агрессивные жидкости и резьбу на предохранительном клапане, соединяемую с резьбой сосуда. В результате ремонтный мастер должен приложить очень большое усилие к клапану, чтобы "вырвать" его из коррозионного соединения для извлечения его из сосуда.

Обычно предохранительные клапаны устанавливают заподлицо с сосудами так, что корпус клапана находится внутри сосуда. Чтобы удалить обычный установленный заподлицо клапан, на открытой поверхности клапана предусмотрена бороздка для введения стержня (то есть отвертки с большим плоским лезвием). Конфигурация стержня и бороздки ограничивает величину вращающего момента, которую можно прикладывать к предохранительному клапану во время его введения и извлечения. Фактически бороздка обеспечивает только небольшую площадь поверхности для сопряжения со стержнем.

Часто после одного удаления предохранительного клапана бороздка повреждается, и при последующих установках величина вращающего момента, которую можно прикладывать, значительно уменьшается. Это особенно важно, потому что уплотнение резьбы между клапаном и сосудом зависит от величины вращающего момента, которую можно прикладывать к клапану. Если ремонтный мастер не может приложить достаточное вращательное усилие к клапану сброса давления, он будет часто прибегать к помощи молотка и долота для вибрации на бороздках, ударяя по бороздкам, чтобы повернуть клапан сброса давления. Удары по клапану сброса давления могут повредить резьбу сосуда, а также повредить клапан сброса давления.

Сущность изобретения

Создан ремонтопригодный клапан сброса давления, имеющий корпус клапана, который формирует внутреннюю снабженную пазами поверхность. Внутренняя снабженная пазами поверхность приспособлена для совмещения с инструментом для удаления, изготовленным из обычной, шестигранной прутковой заготовки. Узел клапана скользящим образом устанавливают в клапанной коробке, и он скользит под действием избыточного давления, чтобы выпускать жидкость или газ из сосуда, типа резервуара. Корпус клапана имеет первую установочную поверхность для совмещения со второй установочной поверхностью в узле клапана, когда пробка клапана находится в закрытом положении. Предохранительный клапан имеет уплотнение для герметизации соединения между пробкой клапана и корпусом и съемный колпачок, установленный непосредственно на пробке клапана для механического поддержания уплотнения. Колпачок можно удалять, а уплотнение можно заменять без полного демонтажа клапана, вследствие чего устраняется необходимость в повторной калибровке после того как был произведен ремонт.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает ремонтопригодный в полевых условиях клапан сброса давления.

Фиг.2 изображает более подробно вид области между пробкой клапана и седлом клапана ремонтопригодного в полевых условиях клапана сброса давления фиг.1.

Подробное описание

Недостатки представленных клапанов сброса давления преодолены предохранительным клапаном, имеющим улучшенную ремнтопригодность, и более конкретно, ремонтопригодность в полевых условиях, наряду с усовершенствованным средством установки и удаления. Ремонтопригодный клапан сброса давления имеет корпус клапана, который формирует внутреннюю снабженную пазами поверхность для введения инструмента для удаления. Корпус клапана имеет первую установочную поверхность для сопряжения со второй установочной поверхностью сборки пробки клапана. Ремонтопригодный предохранительный клапан имеет колпачок на сборке пробки клапана, который механически поддерживает уплотнение. Колпачок можно удалить для замены уплотнения без воздействия на установку давления или без калибровки клапана сброса давления.

Клапан 2 сброса давления, показанный на фиг.1, содержит корпус 4 клапана, формирующий "гнездо", имеющее фланец 7, внутреннюю снабженную пазами поверхность 9 для зацепления инструмента 31 для удаления и внешнюю резьбовую поверхность 5 для зацепления сосуда 40 (показан частично). Пазы 18 на внутренней снабженной пазами поверхности 9 обычно представляют собой чередование выступов и углублений на внутренней снабженной пазами поверхности 9, образованных перпендикулярно фланцу 7. Внутренняя снабженная пазами поверхность 9 может быть подобна гнезду торцового ключа, или она может быть любой другой формы, имеющей чередование выступов и впадин, типа треугольника, квадрата или шестиугольника. Инструмент 31 для удаления имеет внешнюю конфигурацию, которая является обычно инверсией конфигурации, отлитой на внутренней снабженной пазами поверхности 9 так, чтобы инструмент для удаления можно было легко вставлять в корпус 4 клапана для облегчения установки или удаления клапана 2. Для легкости установки и удаления можно обеспечить подсоединенную к инструменту 31 ручку 32.

Поверхность раздела гнезда, сформированная снабженными пазами поверхностями 9, обеспечивает значительную площадь поверхностной области для инструмента, чтобы приложить значительный вращающий момент к предохранительному клапану 2 во время установки и удаления, не повреждая предохранительный клапан 2. Корпус 4 клапана имеет сквозное отверстие 26 для установки и направления скользящего узла 6 пробки клапана. Чтобы допустить выпуск пара через корпус, когда пробка поднята, пробка клапана подвешена в середине корпуса клапана посредством целикового хомута и направляющей втулки. Скользящий узел 6 пробки клапана состоит из штока 10 клапана, пробки 14 клапана, колпачка 8, уплотнения 28, стопора 17, устойчивого к внешним воздействиям устройства 44 регулировки и пружины 16. Предпочтительно приваривать или закреплять штифтом (не показано) пробку 14 клапана к штоку 10 так, чтобы она была неподвижна на штоке 10 клапана. Если пробка 14 клапана изменяет положение на штоке 10 клапана по какой-либо причине, заданное значение клапана 2 сброса давления может измениться. Корпус 4 клапана также имеет первую установочную поверхность 22, которая совмещается со второй установочной поверхностью 24 пробки 14 клапана, когда скользящий узел 6 клапана находится в закрытом положении (установочное положение). Колпачок 8 помещают над пробкой 14 клапана и прикрепляют к штоку 10 клапана, чтобы поддерживать уплотнение 28 между колпачком 8, корпусом 4 и пробкой 14 клапана (в закрытом положении, как показано на фиг.1) для герметизации содержимого сосуда 40. Удерживающая гайка 12 колпачка удерживает колпачок 8 на месте, как показано.

Пружину 16 соединяют со штоком 10 клапана и корпусом 4 клапана и используют для смещения пробки 14 клапана в закрытое или установочное положение. Стопор 17 обеспечивает опорную поверхность, чтобы поддерживать пружину 16, а положение стопора 17 на штоке 10 клапана обусловливает силу сжатия между первой установочной поверхностью 22 и второй установочной поверхностью 24. Натяжение пружины и заданное значение клапана 2 сброса давления можно корректировать, изменяя положение стопора 17 на штоке 10 клапана, с помощью регулирования положения устойчивого к внешним воздействиям устройства 44 регулировки на штоке 10 клапана. Механизм 46 блокировки присоединяют к устойчивому к внешним воздействиям устройству 44 регулировки так, что устойчивое к внешним воздействиям устройство 44 регулировки не может двигаться во взаимодействии со штоком 10 клапана и изменять натяжение пружины 16 (и калибровку заданного значения) без значительного изменения, типа удаления механизма 46 блокировки. В показанном варианте осуществления устойчивое к внешним воздействиям устройство 44 регулировки состоит из гайки, имеющей сквозное отверстие, отверстия в штоке и полого стального штифта. Механизм 46 блокировки представляет собой провод и запаянный ввод, который вставляют через полый штифт. Концы провода пропускают через запаянный ввод, который сгибают, чтобы предотвратить перемещение проводов. Для перемещения устойчивого к внешним воздействиям устройства 44 регулировки на штоке 10 клапана механизм 46 блокировки необходимо удалить.

Скользящий узел 6 пробки клапана скользит или "появляется", чтобы понизить избыточное давление, когда давление внутри сосуда 40 прикладывает достаточно большую силу к пробке 14 клапана, чтобы преодолеть силу пружины 10 между пробкой 14 клапана и корпусом 4. Фиг.2 представляет увеличенное визуальное изображение обведенной окружностью области 52 фиг.1, с пробкой 14 в открытом положении, так что газ 56 может выходить через область между корпусом 4 и пробкой 14. На фиг.1 и 2 подобные компоненты имеют одинаковые обозначения. Поверхность 29 уплотнения на корпусе 4 обеспечивает остроконечную, подвергнутую механической обработке поверхность для уплотнения 28, чтобы создать герметичное соединение между корпусом 4 и пробкой 14 клапана (когда пробка установлена). Первая проточка 39 сформирована между колпачком 8 и пробкой 14, чтобы поддерживать уплотнение 28 рядом с поверхностью 22 уплотнения, когда пробка 14 клапана находится в закрытом положении. Когда пробка 14 находится в закрытом положении, поверхность 29 уплотнения выдается в первую проточку 39 и входит в соприкосновение с уплотнением 28. Предпочтительно, чтобы конец выступа имел гладкий или плавно переходящий край 48 с радиусом от двадцати до тридцати тысячных дюйма. Таким образом, толщина выступа, близкого к верхушке, будет между сорока и шестьюдесятью тысячными дюйма.

Из-за области на уплотнении 28, где поверхность 29 уплотнения зацепляет уплотнение 28, износ обычно происходит на внутренней поверхности уплотнения 28. Когда утечка создается на внутренней поверхности уплотнения 28, текучая среда может просачиваться между колпачком 8 и пробкой 14 и выходить из сосуда вокруг гайки 6. Чтобы перекрыть этот "путь просачивания", между колпачком 8 и пробкой 14 формируют второе кольцеобразное углубление 42, для поддержания второго уплотнения 30.

Клапан предпочтительно изготавливают из металла, который не поддается коррозии, типа нержавеющей стали. Коррозия может создавать многочисленные проблемы, которые укорачивают срок полезного использования клапана и снижают ремонтопригодность клапана 2. Выше было изложено подробное описание предпочтительных вариантов осуществления этого изобретения. Можно делать различные изменения и добавления к ним, не выходя при этом за рамки сути и объема данного изобретения. Соответственно это описание приводится только в качестве примера, а не ограничивает объем изобретения.

1. Ремонтопригодный клапан сброса давления, содержащий корпус клапана, имеющий внутреннюю снабженную пазами поверхность, приспособленную для совмещения с инструментом для удаления, первую установочную поверхность и первую внешнюю резьбовую поверхность для прикрепления ремонтопригодного клапана сброса давления к сосуду повышенного давления, узел пробки клапана, имеющий вторую установочную поверхность для зацепления с первой установочной поверхностью, причем узел, скользящим образом установлен в клапанной коробке и смещен по направлению к первой установочной поверхности, уплотнение, размещенное непосредственно у первой и второй установочных поверхностей для обеспечения уплотнения, когда узел пробки клапана расположен в корпусе клапана, и съемный колпачок, установленный непосредственно у сборки пробки клапана для механического поддержания уплотнения.

2. Клапан сброса давления по п.1, в котором узел пробки клапана дополнительно содержит пробку клапана, прикрепленную к штоку клапана, и пружину, присоединенную между штоком и клапанной коробкой для создания заданного закрывающего смещения между первой поверхностью уплотнения и второй установочной поверхностью.

3. Клапан сброса давления по п.2, в котором пробка клапана является неподвижной на штоке клапана.

4. Клапан сброса давления по п.1, в котором корпус клапана дополнительно содержит поверхность уплотнения на корпусе клапана для зацепления уплотнения, когда узел клапана находится в закрытом положении.

5. Клапан сброса давления по п.4, в котором поверхность уплотнения дополнительно имеет выступ в направлении уплотнения и конец выступа имеет край с радиусом между двадцатью и тридцатью тысячными дюйма.

6. Клапан сброса давления по п.1, в котором пазы на внутренней снабженной пазами поверхности образуют шестигранное гнездо.

7. Клапан сброса давления по п.1, в котором между пробкой клапана и колпачком сформирована первая проточка для поддержания уплотнения.

8. Клапан сброса давления по п.1, дополнительно содержащий второе уплотнение для уплотнения канала утечки между колпачком и пробкой.

9. Клапан сброса давления по п.8, в котором между пробкой клапана и колпачком сформирована вторая проточка для поддержания второго уплотнения.

10. Клапан сброса давления по п.1, в котором корпус клапана монтируют заподлицо с сосудом.

11. Клапан сброса давления по п.1, в котором коробку изготавливают из нержавеющей стали.