Результат интеллектуальной деятельности: ВЗРЫВОЗАЩИТНЫЙ КЛАПАН С СИСТЕМОЙ ОПОВЕЩЕНИЯ АВАРИЙНОЙ СИТУАЦИИ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для взрывозащиты технологического оборудования.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является взрывозащитный клапан по патенту РФ №2379569, F16D 3/04 (прототип), содержащий корпус клапана, затвор, теплоизолирующий и разрывной элементы.

Недостатком известного решения является сравнительно невысокая надежность срабатывания футерованного грузового затвора при распространении ударной взрывной волны.

Технический результат - повышение эффективности защиты технологического оборудования от чрезвычайной ситуации (ЧС).

Это достигается тем, что во взрывозащитном клапане с системой оповещения аварийной ситуации, содержащем корпус клапана, теплоизолирующий и разрывной элементы, футерованный грузовой затвор, подвижно соединенный с корпусом клапана, узел крепления разрывного элемента крепится своей верхней частью на рычаге, а нижней - к верхней цилиндрической части корпуса клапана, при этом узел крепления разрывного элемента 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, а подвижное соединение футерованного грузового затвора с основанием корпуса клапана выполнено в виде трех вертикально установленных стержней в отверстиях, выполненных в периферийной части корпуса футерованного грузового затвора, внутри упругих элементов коаксиально им, расположены, дополнительные упругие элементы, например, выполненные в виде цилиндрических винтовых пружин, при этом их верхний торец соединен с основанием демпфирующего устройства, а нижний - находится в свободном (неподжатом) состоянии и выступает за нижнюю плоскость упругих элементов на расстояние, определяемое усилием, развиваемым ударной взрывной волной, при этом в демпфирующем устройстве, коаксиально охватывая упругие пружинные элементы и не выступая за их нижнюю поверхность, к основанию демпфирующего устройства, выполненного из жесткого вибродемпфирующего материала типа «Агат», прикреплена втулка, выполненная из быстроразрушающегося материала, например стекла, типа «триплекс», причем к внешней поверхности этой втулки прикреплен индикатор безопасности, реагирующий на возникновение аварийной ситуации, выполненный, например, в виде датчика, реагирующего на деформацию, типа тензорезистора, выход которого соединен с усилителем сигнала, например тензоусилителем, а выход тензоусилителя соединен со входом устройства системы оповещения об аварийной ситуации.

На фиг. 1 изображен фронтальный разрез взрывозащитного клапана, на фиг. 2 - узел крепления разрывного элемента, на фиг. 3 - схема демпфирующего устройства.

Взрывозащитный клапан с системой оповещения аварийной ситуации содержит корпус 3 (фиг. 1), который выполнен в виде нижней цилиндрической, средней конической и верхней цилиндрической частей, причем в нижней цилиндрической части размещен футерованный грузовой затвор 2, перекрывающий отверстие диаметром Dy в корпусе 1 защищаемого объекта. В верхней цилиндрической части корпус 3 клапана 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 18) крепится своей верхней частью на рычаге 8, а нижней - к верхней цилиндрической части корпуса 3 клапана (фиг. 2). Узел крепления разрывного элемента состоит из проволоки 18, стопорного болта 13, вилки 14, рычага 15 крышки клапана, гайки 16 и двух барабанов 17, расположенных соответственно в вилке 14 рычага 15 крышки клапана, и в вилке верхней цилиндрической части корпуса 3 клапана. Концы проволоки 18 вставляются в отверстия барабанов и затем наматываются на них при их вращении обычным гаечным ключом. После достаточного натяжения проволоки барабаны 17 фиксируются стопорными болтами 13. Важно заметить, что давление срабатывания клапана зависит только от прочности проволоки 18 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.

Взрывозащитный клапан с системой оповещения аварийной ситуации устанавливается на корпус 19 защищаемого объекта посредством крепежных элементов 20 и содержит футерованный грузовой затвор 2, подвижно соединенный с основанием 1 корпуса 3 клапана.

Подвижное соединение футерованного грузового затвора 2 с основанием 1 корпуса клапана выполнено в виде трех вертикально установленных стержней 10 в отверстиях, выполненных в периферийной части корпуса футерованного грузового затвора 2. При этом нижней частью стержни 10 закреплены в основании 1 корпуса клапана, а в верхней части имеют демпфирующее устройство 11, закрепленное на горизонтальных перемычках 12 стержней 10, и обращенное в сторону грузового затвора 2.

Каждое из трех демпфирующих устройств 11 (фиг. 3) закреплено на горизонтальной перемычке 12, жестко соединенной со стержнем 10 и выполненной в виде круглого диска, на котором закреплено посредством винтов 22 основание 21 демпфирующего устройства, выполненного из жесткого вибродемпфирующего материала типа «Агат», которое соединено со втулкой 23 из эластомера, имеющей центральное отверстие, через которое проходит стержень 10. Втулка имеет, по крайней мере, три отверстия 24, соосных со стержнем 10, в которых расположены упругие элементы 25, например цилиндрические винтовые пружины, верхний торец которых посредством крепежных элементов 26 соединен с основанием 21 демпфирующего устройства, а нижний - находится в свободном (неподжатом) состоянии и выступает за нижнюю плоскость втулки 23 на расстояние, определяемое усилием, развиваемым ударной взрывной волной.

Взрывозащитный клапан с системой оповещения аварийной ситуации работает следующим образом.

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 4 потоком газа выбрасывается из полости клапана, а затвор 2 приподнимается вверх, насколько позволяет длина удерживающих его стержней 10, при этом частичное поглощение взрывной энергии приходится на демпфирующие устройства 11, закрепленные на горизонтальных перемычках 12. При этом сначала сжимаются упругие элементы 25, например цилиндрические винтовые пружины, нижние торцы которых находятся в свободном (неподжатом) состоянии, а затем энергию взрыва гасят втулки 23 из эластомера, например литьевого полиуретана совместно с упругими элементами 25, при этом имеет место помимо демпфирования в материале втулок 23, еще и сухое трение упругих элементов 25 о боковые поверхности отверстий 24, расположенных во втулках 23 из эластомера.

Внутри упругих элементов 25 коаксиально им расположены дополнительные упругие элементы 27, например, выполненные в виде цилиндрических винтовых пружин, при этом их верхний торец соединен с основанием 21 демпфирующего устройства, а нижний - находится в свободном (неподжатом) состоянии и выступает за нижнюю плоскость упругих элементов 25 на расстояние, определяемое усилием, развиваемым ударной взрывной волной. Это позволяет более равномерно гасить энергию ударной волны. Введение дополнительных упругих элементов 27, например, выполненных в виде цилиндрических винтовых пружин, позволяет более равномерно гасить энергию ударной волны.

Возможен вариант, когда в демпфирующем устройстве 11, коаксиально охватывая упругие пружинные элементы 25 и 27, и не выступая за их нижнюю поверхность, к основанию 21 демпфирующего устройства, выполненного из жесткого вибродемпфирующего материала типа «Агат», прикреплена втулка 23, выполненная из быстроразрушающегося материала, например стекла, типа «триплекс». К внешней поверхности этой втулки 23 прикреплен индикатор безопасности 28, реагирующий на возникновение аварийной ситуации, выполненный, например в виде датчика, реагирующего на деформацию, например типа тензорезистора (тензодатчика), выход которого соединен с усилителем сигнала, например тензоусилителем 29, а выход тензоусилителя 29 соединен со входом устройства системы оповещения 30 об аварийной ситуации.

Возможен вариант, когда узел крепления разрывного элемента (фиг. 2) дополнительно снабжен дублирующим индикатором безопасности, закрепленным на проволоке 18, реагирующим на возникновение аварийной ситуации, и выполненным в виде датчика, реагирующего на деформацию, типа тензорезистора (тензодатчика), выход которого также соединен с усилителем сигнала, тензоусилителем 29, а выход тензоусилителя 29 соединен со входом устройства общей системы оповещения 30 об аварийной ситуации.

Введение дублирующего индикатора безопасности существенно повышает безопасность технологических процессов и повышает вероятность быстрого реагирования соответствующей службы на чрезвычайную ситуацию (ЧС).

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.