Предохранительные клапаны

На случай выхода из строя механического клапана на каждом резервуаре обязательно должен быть установлен еще и предохранительный. Роль предохранительного дыхательного клапана выполняет представленный на рис.3.18 гидравлический дыхательный клапан конструкции ВНИИнефтемаша.

Рис. 3.18. Предохранительный: (гидравлический) дыхательный клапан для «атмосферных» резервуаров.

1 — штуцер клапана; 2 — внешний цилиндрический сосуд с жидкостью; 3 — внутренний подвижной полый цилиндр; 4 — предохранительная трубка; 5 — каплеуловитель; в — воронка для залива жидкости; 7 — вентиляционный патрубок с сеткой; 8 — указатель уровня со спускным краном.

Клапан заливают незамерзающей слабо испаряющейся жидкостью, которая образует гидравлический затвор. При повышении давления внутри резервуара газы вытесняют жидкость из внутреннего кольцевого пространства во внешнее. Когда уровень жидкости понизится до нижней зубчатой кромки подвижного цилиндра, газы начнут прорываться во внешнее кольцевое пространство и через столб жидкости h_д будут выходить в атмосферу (рис. 3.19, а). При вакууме жидкость из наружного кольцевого пространства перейдет во внутреннее, и через столб жидкости h_в будет поступать в резервуар атмосферный воздух (рис. 3.19, б). Зубчатая кромка подвижного цилиндра (стакана) способствует более плавной работе клапана.

3.19. Схемы работы предохранительного гидравлического клапана.

а — при избыточном давлении в резервуаре; б — при вакуумном давлении в резервуаре; в — при давлении в резервуаре, равном атмосферному.

Чтобы гидравлический клапан не работал вместе с механическим, его устанавливают на повышенные (5—10%) давления и вакуум. Гидравлические клапаны следует устанавливать по уровню строго горизонтально, иначе они будут работать с пониженными вакуумом и давлением вследствие стока жидкости на одну сторону клапана.

Расчет гидравлического клапана ведется на основе следующих отправных положений.

1. При работе на давление клапан должен создать гидравлический затвор высотой h_д = p_д /ρg, а при работе на вакуум — затвор высотой h_в = p_в /ρg (где ρ — плотность заполняющей клапан жидкости).

2. Площади поперечных сечений заполненных жидкостью газоходов (F₁ и F₂) должны быть больше площади поперечного сечения штуцера f. Это требование объясняется необходимостью предотвращения уноса жидкости из клапана при прохождении газов через гидравлический затвор.

Для расчетов ориентировочно F₁ = 3f, или

откуда

где d — диаметр штуцера клапана, определяемый по формуле (3.64). Тогда

(3.69)

Расстояние от нижнего конца подвижного цилиндра до дна внешнего неподвижного цилиндра h можно определить также, исходя из второго условия

Так как

то

Диаметр внешнего неподвижного цилиндра D₂ определяется по первому условию

Подставляя значения d и D₁, получаем

(3.70)

Глубина погружения внутреннего цилиндра h_м находится из условия, что объем жидкости в неработающем клапане над нижним срезом его должен создать гидравлические затворы на давление h_д и на вакуум h_в (рис. 3.19, в), т. е.

Заменяя D₁ и D₂ их значениями, находим

(3.71)

При высоких скоростях газов в кольцевых газоходах клапана жидкость уносится в виде капель, захватываемых газами, вследствие чего клапан начинает работать при пониженных h_в и h_д. Для предупреждения этого в верхней части корпуса клапана ставят каплеуловитель.