Мембранний клапан та розривна мембрана для клапана

1 Мембранний клапан, який містить кільцеподібної форми корпус з виконаним з боку торця по внутрішній поверхні заглибленням, в якому встановлений шибер з можливістю одно стороннього виходу з заглиблення під впливом перепаду тиску робочих сумішей, діючих на шибер з двох сторін, і закріплена на КІЛЬЦІ розривна мембрана, герметично ізолююча у вихідному стані робочі суміші одну від одної, який відрізняється тим, що він додатково забезпечений ножем з внутрішньою кромкою, яка ріже мембрану під час руху шибера, який виконаний зі зміщеними відносно осі симетрії півосями, які входять у виконані у корпусі ВІДПОВІДНІ пази, при цьому дно заглиблення у КІЛЬЦІ виконане від одного паза до іншого по меншій твірній внутрішньої частини поверхні КІЛЬЦЯ 2 Клапан за п 1, який відрізняється тим, що ніж виконаний у вигляді кільця, з внутрішньою різальною кромкою у вигляді загострених зубців 3 Розривна мембрана для клапана з шибером, яка містить розривну плівку, яка відрізняється тим, що вона додатково забезпечена еластичною ущільнювальною прокладкою з розрізом по контуру шибера, виконаним так, що у вихідному стані розрізані частини щільно прилягають одна до одної 4 Мембрана за п 3, яка відрізняється тим, що розріз ущільнювальної прокладки зміщений відносно зовнішнього контуру шибера на величину більшу, ніж зазор між корпусом та шибером О ю (О Винахід відноситься до арматуробудівництва, зокрема до області пристроїв для трубопровідної арматури, а саме, до запобіжних клапанів з руйнувальним елементом, які можуть бути використані у системах підшаруватого пожежогасіння у резервуарах з легко займистою рідиною (ЛЗР), наприклад з нафтою Відомий запобіжний пристрій (Опис до авторського свідоцтва № 1569494, МПК F 16 К 17/16, видан 07 06 90, Бюл № 21), який містить забезпечену канавкою по замкненому круговому контуру розривну мембрану, закріплену між двома затискними елементами, при цьому канавка виконана з ексцентриситетом відносно центра мембрани та затискних елементів, між якими розташована частина контуру канавки У вихідному стані запобіжний пристрій, вста новлений у трубопроводі, перешкоджає витіканню ЛЗР з резервуара При досягненні тиску робочої рідини критичного значення, мембрана руйнується по незатиснутій частині контуру канавки Нерозривна частина мембрани перегинається по дузі При цьому утворений упор торцевою поверхнею затискного елемента, перешкоджає подальшому поширенню надриву мембрани Мембрана від впливу турбулентного потоку починає коливатися з великою частотою Частина мембрани, затиснута між затискними елементами, під впливом коливань відчуває навантаження на розрив, унаслідок чого може порватися Відірвана мембрана, захоплюється потоком робочої рідини і може перекрити перетин трубопроводу, що послужить причиною відмови системи пожежогасіння Відомий мембранний запобіжний пристрій ю (Опис до авторського свідоцтва № 1601447, МПК F 16 К 17/40, видан 23 10 90, Бюл № 39), який містить затиснуту між фланцями куполоподібну мембрану та закріплений у розташованому з и угнутої сторони фланцеруйнуючий елемент, виконаний у вигляді пересічних вздовж подовжньої осі пристрою плоских ножів Пристрій встановлюється у трубопроводі системи пожежогасіння, підключеному до резервуара, таким чином, що опукла частина звернена до піногенератора При досягненні тиску робочого середовища критичного значення мембрана втрачає СТІЙКІСТЬ, починає вивертатися, спирається на ножі, які забезпечують и розрізання Відомий мембранний запобіжний пристрій (Опис до авторського свідоцтва СРСР № 1758327, МПК6 F 16 К 17/16, видан ЗО 06 92, Бюл № 3 2 ) , який містить встановлену у гніздо бахаючу мембрану, забезпечену герметизуючою корозійностійкою плівкою, нарізне кільце та розташовану у корпусі опорну втулку, яка обмежує переміщення мембрани Недоліком такої конструкції, який ускладнює використання її як клапана для трубопровідної арматури у системах пожежогасіння, є те, що відірвана мембрана, перекривши перетин трубопроводу, може послужити причиною відмови системи пожежогасіння Відомий мембранний клапан, в якому використаний навантажений розтягуючим зусиллям складовий розривний запобіжний диск (Патент США № 5022424, МПК4 F 16 К 17/40, видан 91 06 11, т 1127, № 2), який має верхню кільцеву секцію з центральною ділянкою і з декількома рознесеними по колу радіальними прорізами, що закінчуються на деякій відстані від вказаної ДІЛЬНИЦІ, утворюючи круглу суцільну зону Крім того, у мембранному клапані є також нерозрізна нижня секція Між верхньою та нижньою секціями знаходиться розрізне ущільнювальне кільце, яке захищає нижню секцію від пошкодження гострими кромками пелюсток верхньої секції Клапан встановлюється у трубопроводі, підключеному до резервуара, таким чином, що верхня секція виявляється зверненою до резервуара з ЛЗР У вихідному стані нерозрізна секція, герметично закриваючи прорізи верхньої секції, не дозволяє витікати ЛЗР з резервуара Під впливом надмірного тиску робочої суміші, розсувні пелюстки верхньої секції, розривають нижню секцію, тим самим відкриваючи прохідний перетин трубопроводу Прохідний перетин, однак, залишається частково перекритим пелюстками верхньої секції, що зумовлює ІСТОТНІ недоліки даного пристрою Часткове відкриття перетину трубопроводу призводить до появи місцевого опору потоку піни, що знижує ефективність пожежогасіння Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як прототип, є клапан піноблокуючий мембранний FSM (Рекламний проспект на клапани піноблокуючі мембранні FSM - 50/300 фірми «Svenska Skum AB, видан, лют 1993»), який містить корпус, виконаний у вигляді металевого кіль 54625 ця, у торцевій поверхні якого виконане поглиблення по усій внутрішній поверхні У це поглиблення встановлений шибер, який являє собою металеве коло, розрізане по паралельних січних ЛІНІЯХ наскрізними прорізами на три приблизно рівновеликі площі Утворене дно поглиблення забезпечує рух шибера тільки в одну сторону На торцеві поверхні кільця та шибера приклеєна розривна мембрана, яка складається з шару полімерного матеріалу з кордом та тефлонової плівки, при цьому полімерний матеріал має не замкнений по контуру шибера проріз Клапан FSM може бути змонтований усередині або ззовні резервуара на кінцевій ДІЛЯНЦІ ЛІНІЇ подачі піни Клапан затискається між вільним фланцем та торцевим фланцем труби подачі піни або між двома фланцями у лінії подачі піни У разі виникнення пожежі у резервуарі та спрацюванні системи підшаруватого гасіння пожежі, піна, вироблена пшогенератором, діє на шибер, а при досягненні перевищення тиску піни над тиском стовпа нафти на 0,05 мПа, вона виштовхує шибер з поглиблення Шибер, починає рухатися, розриває тефлонову плівку і зависає у потоці утримуючись полімерним матеріалом з кордом близько до горизонтального положення Після припинення подачі піни шибер під дією власної ваги повертається у вихідний стан Конструкція проста, але має ряд істотних недоліків Пристрій має достатню надійність спрацювання лише при значному перепаді тиску робочих сумішей, що зумовлено наявністю шибера та мембрани, яка має достатню МІЦНІСТЬ на розрив та герметично ізолює у вихідному стані робочі суміші одну від одної У робочому стані досить важкий шибер утримується лише за допомогою ненадрізаної частини полімерного матеріалу з кордом, яка від впливу турбулентного потоку починає коливатися з великою частотою Полімерний матеріал, відчуваючи навантаження на розрив, може порватися і шибер, який захоплюється потоком піни, може перекрити перетин трубопроводу повністю, що призведе до повної відмови системи пожежогасіння Тефлонова плівка, маючи достатню МІЦНІСТЬ на розрив, при переміщенні шибера розривається не повністю, и ЛІНІЯ розриву має довільну форму, за рахунок чого відкривається не більше 60 % площі поперечного перетину трубопроводу, що підтверджено практикою використання Часткове відкриття перетину трубопроводу призводить до появи місцевого опору потоку піни і зменшує її кратність, що знижує ефективність пожежогасіння Істотним недоліком пристрою є неможливість утримання зворотного потоку легко займистої рідини (наприклад, нафти), що знаходиться у резервуарі Це зумовлено тим, що при поверненні у вихідний стан частини шибера поєднуються одна з одною зі значними зазорами, які вже не закриваються розірваною тефлоновою плівкою, унаслідок чого через них протікає нафта Для відсікання зворотного потоку у трубопроводі встановлюють зворотний клапан Істотним елементом клапана є мембрана Відома мембрана, яка використовується у запобіжному пристрої (Опис до авторського свідоцт 54625 Ь ва СРСР № 1569494, МПК F 16 К 17/16, видан, у бюл № 21, від 07 06 90р ) Мембрана виконується товщиною 0,5 та 0,6 мм зі сталі марки 12Х18Н10Т Мембрана не може бути використана у клапанах для систем підшаруватого пожежогасіння у резервуарах з легко займистою рідиною, оскільки при руйнуванні її частини, які захоплюються потоком піни, можуть перекрити перетин трубопроводу повністю, що призведе до повної відмови системи пожежогасіння Відома мембрана, яка використовується у мембранномузапобіжному пристрої (Опис до авторського свідоцтва СРСР № 1758327, МПК F 16 К 17/16, видан, у бюл № 32, від 30 08 92р), яка додатково містить герметизуючу корозійну плівку У вихідному стані плівка створює хороший герметизуючий контакт з торцевою поверхнею клапана При досягненні рівнем тиску робочого середовища рівня тиску спрацювання, СТІЙКІСТЬ ПЛІВКИ втрачається, вона руйнується і мембрана несеться у трубопровід Дана мембрана не може бути використана у клапанах систем пожежогасіння у резервуарах з ЛЗР, оскільки під час свого руху вона може перекрити перетин трубопроводу повністю, що призведе до повної відмови системи пожежогасіння Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як прототип, є мембрана, яка використовується у клапані піноблокуючиму мембранному (Рекламний проспект на клапани піноблокуючі мембранні FSM - 50/300 фірми «Svenska Skum AB, видан, лют 1993р »), яка складається з шару полімерного матеріалу з кордом та тефлонової плівки, при цьому полімерний матеріал має незамкнений по контуру шибера проріз При поверненні клапана у вихідний стан частини полімерного матеріалу з кордом поєднуються одна з одною зі значними зазорами, які вже не закриваються тефлоновою плівкою, унаслідок чого через них протікає нафта Для відсікання зворотного потоку у трубопроводі необхідно встановлювати зворотний клапан Задачею винаходів є розробка мембранного клапана, здатного надійно спрацьовувати при мінімальному перепаді тиску робочих сумішей та відкривати максимально площу прохідного перетину трубопроводу у робочому положенні, а також надійно перекривати перетин трубопроводу при поверненні клапана у вихідний стан Для розв'язання поставленої задачі мембранний клапан, так само як і прототип, містить кільцеподібної форми корпус з вибраним з боку торця заглибленням, в якому встановлений шибер з можливістю одностороннього виходу з заглиблення під впливом перепаду тиску робочих сумішей, діючих на шибер з двох сторін, і закріплену на КІЛЬЦІ та шибері розривну мембрану, герметично ізолюючу у вихідному стані робочі суміші одну від одної На відміну від прототипу мембранний клапан додатково забезпечений ножем з внутрішньою кромкою, яка ріже мембрану під час руху шибера, який виконаний зі зміщеними відносно осі симетрії півосями, що входять у ВІДПОВІДНІ пази, виконані у корпусі, при цьому дно заглиблення у корпусі вибране від одного паза до іншого по меншій твірній внутрішній частині поверхні корпусу Запропонована конструкція шибера за рахунок кріплення його на додатково введених півосях забезпечує можливість його повороту відносно осей, дозволяє надійно порвати мембрану і встати у положення найменшого опору потоку закачуваної робочої суміші, забезпечивши тим самим відкриття максимального перетину трубопроводу Наявність ВІДПОВІДНИХ пазів у корпусі для кріплення півосей шибера дозволяє втримувати шибер у робочому положенні, виключивши можливість випадання його з корпусу Клапан надійно спрацьовує при мінімальному перепаді тиску робочих сумішей, унаслідок того, що ПІВОСІ шибера, зміщені відносно осі симетрії, ділять його на дві нерівні частими Завдяки цьому, досить невеликого перепаду тиску робочих сумішей по різні сторони від клапана, щоб забезпечити поворот шибера навколо своїх півосей і розірвати мембрану, так, як, величина сили тиску прямо пропорційна площі, до якої вона прикладена Але під час свого руху шибер не в змозі забезпечити розрив мембрани рівномірно по всьому перетину трубопроводу для того, щоб повністю його відкрити Для розв'язання цієї проблеми у пристрій додатково введений ніж Ніж, ЯКИЙ використовується у клапані, дозволяє знизити опір руху шибера та рівномірно розрізати мембрану Рухомий шибер продавлює мембрану через внутрішній перетин ножа, ріжуча кромка якого рівномірно її розрізає, повторюючи її контур Завдяки цьому, перетин трубопроводу повністю відкривається, не перешкоджаючи проходженню піни Використання запропонованої конструкції шибера і додатково введеного ножа дозволило забезпечити максимальне відкриття перетину трубопроводу у робочому стані Запропонована конкретна форма виконання ножа з внутрішньою ріжучою кромкою у вигляді загострених зубців, полегшує розрізання плівки за рахунок численних загострених лез, які протикають плівку Конструкція технологічна у виготовленні, оскільки ніж може бути виготовлений методом штампування з металевого листа Запропонована конструкція мембрани у вигляді розривної плівки з додатковою еластичною ущільнювальною прокладкою, розрізаною по контуру шибера, так, що у вихідному стані розрізані частини щільно прилягають одна до одної, забезпечує необхідну МІЦНІСТЬ мембрани, оскільки запобігає пориву плівки, виключаючи зіткнення її з гострими стінками металевого корпусу при коливаннях, викликаних зміною сили тиску нафти з боку резервуара Прокладка додає клапану додаткові позитивні властивості, оскільки при поверненні клапана у вихідний стан розрізані частини ущільнювальної прокладки, приклеєні до корпусу та шибера, щільно прилягають одна до одної і притискаються силою тиску стовпа нафти резервуара, не даючи їй витікати з трубопроводу Виконання розрізу зміщеним відносно зовнішнього контуру шибера на величину, більшу, ніж зазор між корпусом та шибером, дозволяє, закривши зазор між корпусом та шибером, при поверненні шибера у вихідне положення, забезпечити 54625 8 закріпляють між фланцями 14, розташованими на трубопроводі 15 так, що клапан мембраною 6 звернений у бік резервуара (на фіг 1 не показаний), а шибером 3 до пі но генератора (на фіг 1 не показаний) Для герметичності між клапаном та фланцями 14 вміщені ущільнювальні прокладки 16,17 Мембранний клапан використовують таким чином У вихідному стані клапан, закріплений між фланцями 14, герметично закриває трубопровід 15, приєднаний до резервуара з ЛЗР При включенні пшогенератора поступаюча під тиском піна рухається на клапан, діє на шибер З, який починає повертатися, оскільки для повороту шибера 3 зі зміщеними півосями 4 досить невеликого перепаду тиску робочих сумішей по різні сторони від клапана, унаслідок того, що величина сили тиску прямо пропорційна площі, до якої вона прикладена Повертаючись, шибер 3 під час свого руху, натягує плівку 7 мембрани 6, і, вдавлюючи її у порожнину ножа 10, натягує її на зубці ножа Зубці ножа 10 прорізають мембрану 6, а шибер З потоком піни встановлюється у горизонтальне положення, відкриваючи максимально перетин трубопроводу Піна поступає у резервуар, де, спливаючи на поверхню нафти, загашує пожежу У разі припинення подачі піни, тиск з одного боку на шибер 3 різко падає, шибер 3 починає повертатися у вихідне положення під впливом власної ваги та перепаду тиску робочих сумішей по різні сторони від клапана Розрізані частини ущільнювальної прокладки 8, щільно поєднуючись одна з одної під тиском нафти, притискаються до поверхні корпусу 1 та шибера 3 і не дозволяють витікати нафті з Ніж 10 виконаний способом штампування з резервуара, виконуючи функцію зворотного кламеталевого листа у вигляді плоского ножа з заглипана бленнями півкруглої форми, які торкаються одне одного Для виключення прорізання мембрани 6 у Таким чином, запропонована конструкція клавихідному стані, між ножем 10 та розривною плівпана та розривної мембрани для нього дозволякою 7 мембрани 6 прокладена прокладка 11 з пають забезпечити їх надійну роботу при мінімальроніту, що запобігає зіткненню мембрани 6 з ріжуному, приблизно 0,02 мПа, перевищенні робочого чою кромкою ножа 10 у вихідному стані тиску з боку пшогенератора та максимально відкривати площу прохідного перетину трубопроводу Ніж 10 може бути виконаний кільцеподібної у робочому положенні, а також надійно перекриваформи, по внутрішній поверхні якій на деякій відти перетин трубопроводу при поверненні клапана стані від краю вирізають загострені зубці будь-якої у вихідний стан, виключивши необхідність викориформи За рахунок видалення зубців від поверхні стання для цієї мети зворотного клапана Завдяки розривної плівки 7 мембрани 6 гострі зубці ножа цьому, запропонований клапан з розривною мем10 не торкаються розривної плівки 7 у вихідному браною при його використанні у системах підшастані, і прорізають розривну плівку 7 мембрани 6 руватого пожежогасіння забезпечує високу ефектільки у робочому стані під час руху шибера 3 та тивність пожежогасіння натягненні плівки 7 на зубці ножа 10 Клапан за допомогою шпильок 12 та гайок 13 необхідну герметичність перекриття порожнини трубопроводу, заповненого нафтою Отже, при цьому надійно запобігається витікання зворотного потоку нафти, що дозволяє виключити застосування зворотного клапана, який звичайно використовується для цих цілей На фіг 1 схематично представлений мембранний клапан у розрізі На фіг 2 представлений вигляд А клапана Мембранний клапан, представлений на фіг 1, 2 містить кільцеподібної форми корпус 1 з корозійностійкого матеріалу або металу з корозійностійким покриттям, у корпусі 1 з внутрішньої торцевої поверхні виконане заглиблення 2, в якому встановлений шибер 3 у вигляді металевої круглої пластини, яка має ПІВОСІ 4 (див фіг 2), зміщені відносно осі симетрії шибера 3 приблизно на половину радіуса шибера 3, у корпусі 1 виконані ВІДПОВІДНІ пази 5 (див фіг 2), в які входять ПІВОСІ 4, відносно яких шибер 3 має можливість одностороннього повороту завдяки тому, що дно заглиблення у корпусі 1 вибране від одного паза 5 до іншого по меншій твірній внутрішній частині поверхні корпусу 1 Мембрана 6 складається з розривної плівки 7, виконаної з фторопласта, та гумової прокладки 8, яка має розріз 9, виконаний радіусом, який дорівнює радіусу шибера 3, але зміщений відносно шибера 3 на величину зазору між шибером 3 та корпусом 1, при цьому гумова прокладка 8 приклеюється до поверхні шибера 3 та торцевої поверхні корпусу 1 так, що у вихідному стані розрізані частини щільно прилягають одна до одної, а ніж 10 встановлений за мембраною 6 10 и Потік шни від піногенератора Фіг. 1 15 1 Фіг. 2 Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24