Аварийный клапан нефтяного резервуара
Полезная модель относится к устройствам защиты нефтяных резервуаров от аварийного воздействия внутреннего избыточного давления при взрыве или пожаре. Технический результат заключается в повышении надежности срабатывания клапана при расчетной аварийной нагрузке. Аварийный клапан нефтяного резервуара установлен на стационарной крыше нефтяного резервуара на монтажном патрубке, включающем усиливающий воротник, обечайку и горизонтальный фланец. Аварийный клапан нефтяного резервуара содержит ответный фланец, закрепленный на нем уплотнительное кольцо, к которому приварен центральный диск. Крепление кольца к ответному фланцу выполнено на равномерно расположенных по периметру кольца дискретных разрывных элементах, при этом суммарное разрывное усилие всех элементов соответствует величине расчетной аварийной нагрузки. 1 н.п. 1 зав.п. ф-лы, 5 изображений.
Полезная модель относится к устройствам защиты резервуаров для нефти и нефтепродуктов от аварийного воздействия внутреннего избыточного давления при взрыве или пожаре.
Известные устройства для безопасного (без разрушения корпуса резервуара) сброса внутреннего избыточного давления предусматривают создание «слабого узла» соединения настила стационарной крыши со стенкой резервуара или 5 установку аварийных клапанов, (см. ГОСТ 31385-2008, «Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов», приложение В.4).
Ближайшим аналогом является аварийный клапан, устанавливаемый на монтажном патрубке стационарной крыши нефтяного резервуара, состоящий из центрального диска, соединяемого на сварке через кольцевой конический элемент с ответным фланцем монтажного патрубка (см. например, описание полезной модели к патенту РФ 135052, МПК F16K 17/16, F16k 17/40, дата публикации 27.11.2013). При этом сварные швы указанных соединений выполняются «ослабленными» угловыми сварными швами, сечение которых назначается по расчетам по СП 16.13330.2011 (Актуальная редакция СНиП II-23-81* «Стальные конструкции»). При достижении значения аварийного давления происходит разрушение сварных швов и отрыв центрального диска.
Однако проведенные заявителями натурные испытания указанной конструкции с минимально возможными сечениями угловых швов показали многократное превышение фактической несущей способности швов по сравнению с расчетными значениями, полученными по СП 16.13330.2011 СНиП II-23-81 «Стальные конструкции».
Этот факт вынудил искать иные методы срабатывания клапана и отрыва центрального диска при воздействии аварийного давления.
Технический результат заключается в повышении надежности срабатывания клапана при расчетной аварийной нагрузке.
Сущность технического решения заключается в том, что аварийный клапан нефтяного резервуара состоит из центрального диска с уплотнительным кольцом, соединенным с ответным фланцем монтажного патрубка, установленного на крыше резервуара, и отличается от ближайшего аналога тем, что соединение уплотнительного кольца с ответным фланцем осуществлено на равномерно расположенных по периметру кольца дискретных разрывных элементах, при этом суммарное разрывное усилие всех элементов соответствует величине расчетной аварийной нагрузки.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами, где показано:
на фиг. 1 - общий вид аварийного клапана в плане;
на фиг. 2 - поперечный разрез аварийного клапана по сечению А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - узел I по фиг. 2 со шпильками;
на фиг. 4 - узел I по фиг. 2 с проволоками;
на фиг. 5 - узел I по фиг. 2 с постоянными магнитами.
Аварийный клапан нефтяного резервуара установлен на стационарной крыше нефтяного резервуара 1 на монтажном патрубке 2, включающем усиливающий воротник 3, обечайку 4 и горизонтальный фланец 5. Аварийный клапан нефтяного резервуара содержит ответный фланец 6, закрепленный на нем уплотнительное кольцо 7, к которому приварен центральный диск 8 (фиг. 1, 2). Крепление кольца 7 к ответному фланцу 6 выполнено на равномерно расположенных по периметру кольца дискретных разрывных элементах, например шпильках 9 с ослабленной сечением, образующим кольцевую проточку 10 диаметром d, или тонких проволоках 13, или постоянных магнитах 14, при этом суммарное разрывное усилие всех элементов соответствует величине расчетной аварийной нагрузки (фиг. 3).
Диаметр d кольцевой проточки 10 шпилек 9 определяется следующей формулой:
где d - диаметр кольцевой проточки 10;
N - количество дискретных разрывных элементов;
RU - расчетное сопротивление материала шпилек 9 разрыву;
Pа - расчетное давление срабатывания аварийного клапана.
Для обеспечения герметичности соединения уплотнительного кольца 7 с ответным фланцем 6 на их поверхностях выполнены кольцевые канавки 11 с кольцевыми уплотнительными прокладками 12.
Вторым примером выполнения равномерно расположенных по периметру уплотнительного кольца 7 дискретных разрывных элементов является выполнение их в виде тонких проволочек 13, диаметр которых определяется по формуле (1). Концы проволочек 13 закреплены на уплотнительном кольце 7 и ответном фланце 6 в отверстиях с расклепыванием концов, либо сваркой (фиг. 4).
Третьим примером выполнения равномерно расположенных по периметру уплотнительного кольца 7 дискретных разрывных элементов является выполнение их в виде постоянных магнитов 14 (фиг. 5) с усилием отрыва каждого P м, определяемым по формуле:
Pм ×N=Pа,
где: Pм - усилием отрыва каждого магнита 14;
N - число постоянных магнитов 14;
Pа - расчетное давление срабатывания аварийного клапана.
В этом примере выполнения уплотнительное кольцо 7 изготовлено из немагнитного материала, например, алюминиевого сплава или нержавеющей стали, а ответный фланец 6 изготовлен из обычной углеродистой стали (фиг. 5).
Указанное расположение по периметру уплотнительного кольца 7 дискретных разрывных элементов обеспечивает их разрыв именно при заданном расчетном давлении срабатывания аварийного клапана.
1. Аварийный клапан нефтяного резервуара, состоящий из центрального диска с уплотнительным кольцом, соединенным с ответным фланцем монтажного патрубка, установленного на крыше резервуара, отличающийся тем, что соединение уплотнительного кольца с ответным фланцем осуществлено на равномерно расположенных по периметру уплотнительного кольца дискретных разрывных элементах, при этом суммарное разрывное усилие всех дискретных разрывных элементов соответствует величине расчетной аварийной нагрузки.
2. Аварийный клапан нефтяного резервуара по п. 1, отличающийся тем, что уплотнительное кольцо соединено с ответным фланцем с помощью кольцевых уплотнительных прокладок.
