ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КЛАПАН Российский патент 1996 года по МПК F16K17/20 

Изобретение относится к арматуростроению и может найти применение во всех отраслях промышленности преимущественно в предохранительных и регулировочных системах для подвода пара в турбину.

Известен гидравлический клапан, содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней частей с по меньшей мере одним подводящим и одним отводящим каналами и каналом для соединения с отводным устройством, и запорный элемент, нагруженный аккумулятором энергии в сторону седла в закрытом положении клапана, при этом усилие аккумулятора энергии больше, чем противодействующее ему усилие на запорный элемент от давления в подводящем канале, а во внутренней полости корпуса предусмотрено второе место уплотнения, выполненное в виде седельного клапана (1).

Недостатком известного клапана является наличие дополнительного источника энергии для его приведения в действие.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический клапан, содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней частей и содержащий по меньшей мере один подводящий и один отводящий каналы, канал для соединения с отводным устройством и ступенчатый поршень. Меньшая ступень поршня установлена в верхней части корпуса клапана, а большая ступень в его нижней части, при этом поршень нагружен аккумулятором энергии в сторону седла в закрытом положении клапана и суммой давлений по меньшей мере в одном подводящем и одном отводящем клапанах и открытом положении клапана, а усилия аккумулятора энергии больше, чем противодействующее ему усилие на поршень от давления в подводящем канале (2).

Недостатком известного клапана также является наличие дополнительного источника энергии.

Задача изобретения состоит в создании гидравлического клапана, который не нуждается в дополнительных источниках энергии.

Этот технический результат достигается тем, что в гидравлическом клапане, содержащем корпус, состоящий из верхней и нижней частей с по меньшей мере одним подводящим и одним отводящим каналами и каналом для соединения с отводным устройством, и ступенчатый поршень, меньшая ступень которого установлена в верхней части корпуса, а большая ступень поршня в его нижней части, при этом поршень нагружен аккумулятором энергии в сторону седла в закрытом положении клапана и суммой давлений по меньшей мере в одном подводящем и одном отводящем каналах в положении открытия клапана, а усилие аккумулятора энергии больше, чем противодействующее ему усилие на поршень от давления в подводящем канале, в торце верхней части корпуса выполнена кольцевая расточка и в ней установлено выступающее во внутрь кольцо, поджатое нижней частью корпуса, а на торцевой поверхности поршня, сопряженной с меньшей его ступенью, выполнен кольцевой выступ с возможностью образования уплотнительной пары с указанным кольцом при открытом положении клапана, а также тем, что поршень выполнен из верхней и нижней контактирующих между собой частей, торец верхней части поршня, контактирующий с его нижней частью, выполнен сферическим, а на нижней части поршня выполнены гидравлические центрирующие кольцевые канавки, при этом в верхней части поршня выполнены отверстия, соединяющие полости корпуса с каналом для соединения с отводным устройством, а аккумулятор энергии выполнен в виде по меньшей мере одного пакета тарельчатых пружин.

Изобретение поясняется чертежом.

Гидравлический клапан 1, который размещен в состоящем из двух частей корпуса 2 с верхней частью 3 и нижней частью 4. Состоящий из двух частей корпус удерживается вместе с помощью неизображенных винтов и в месте раздела уплотнением 5 герметизирован от выхода текучей среды.

Кроме того, между верхней частью 3 и нижней частью 4 корпуса закреплено кольцо 6 из металла, которое выполнено как неподвижная часть уплотнительного седла. Соответствующая ему подвижная часть выполнена в виде кольцевой поверхности 7 сверху на нижней части 8 поршня.

Нижняя часть 8 поршня выполнена цилиндрической и может скользить в цилиндрическом отверстии 9 нижней части 4 корпуса 2. Нижняя часть 8 поршня на тугой посадке входит в отверстие 9. Нижняя часть 8 поршня имеет в области внутри отверстия 9 распределенные по поверхности гидравлические центрирующие пазы 10, некоторые из которых показаны на чертеже.

Нижняя часть 8 поршня несколько сужается в нижнем направлении и на ее нижнем конце выполнена кольцевая расточка 11, которая изготовлена как подвижная часть другого уплотнительного седла. Противолежащая неподвижная часть уплотнительного седла выполнена как элемент нижней части 4 корпуса 2.

Однако с этой целью в нижнюю часть 4 можно вставить специальное кольцо. Это уплотнительное седло запирает подводящий канал 12 по отношению к камере 13 клапана внутри нижней части 14. Из этой камеры 13 выходит отводящий канал 14. Как подводящий канал 12, так и отводящий канал 14 выполнены так, что в них могут быть ввинчены трубы.

Через три трубы втекает текучая среда, как схематично показано стрелкой 15, тогда, когда кольцевая расточка 11 приподнимается с неподвижной части уплотнительного седла и текучая среда покидает камеру 13 клапана через отводящий канал 14 в направлении стрелки 16.

В верхней части 3 корпуса 2 предусмотрено цилиндрическое отверстие 17, средняя ось которого проходит параллельно средней оси отверстия. Отверстие 17 имеет выступ 18, от которого в верхней части выполнено глухое отверстие 19 с меньшим диаметром, чем диаметр отверстия 17, но с такой же средней осью.

В глухом отверстии 19 направляется цилиндрически выполненная верхняя часть 20 поршня, которая в области отверстия 17 имеет буртик 21, направляющей внутренней стенкой отверстия 17, так что верхняя часть 20 поршня не может перекоситься.

Конец 22 верхней части 20 поршня, повернутый к нижней части 8 поршня, выполнен бочкообразным и опирается на ровную поверхность 23 нижней части 8 поршня. Он прижимается к нижней части 8 поршня пакетом 24 тарельчатых пружин, который с одной стороны упирается в выступ 18, а с другой стороны упирается в плечо буртика 21. Нижняя часть 8 поршня передает это усилие на уплотнительное седло с помощью кольцевой расточки 11, которая запирает подводящий канал 12.

Верхняя часть 20 поршня имеет отверстие 25, которое соединяет остаточный объем глухого отверстия 19 с объемом 26 под буртиком 21. Буртик 21 имеет отверстия 27, которые соединяют внутреннее пространство отверстия 17, нагружаемое пакетом 24 тарельчатых пружин, с объемом 26.

Объем 26 проходит в нижнем направлении до поверхности 23 нижней части 20 поршня. Посредством отверстия 28, в которое может быть ввинчено трубное соединение, объем 26 соединяется с неизображенным отводным устройством, так что газы и остатки текучей среды могут быть удалены из объема 26 в направлении стрелки 29.

Клапан работает следующим образом.

Клапан 1 закрыт, и масло, имеющееся в подводящем канале 12, под давлением не может течь.

Однако посредством неизображенного байпаса гидравлическая предохранительная и регулировочная система наполняются маслом. Вследствие этого в отводящем канале 14, который ведет в гидравлическую предохранительную и регулировочную систему, давление повышается с увеличением степени наполнения.

Как только в камере 13 клапана будет достигнуто половина номинального рабочего давления, усилие, создаваемое давлением в камере 13 клапана на нижнюю часть 8 поршня, в сочетании с усилием, создаваемым давлением в подводящем трубопроводе 12, является достаточным, чтобы переместить нижнюю часть 8 поршня вверх против усилия пакета 24 тарельчатых пружин. Клапан 1 открывается, и, как показано стрелками 15 и 16, масло под давлением течет через клапан 1 и питает предохранительную и регулировочную систему.

Во время повышения давления в камере 13 клапана нижняя часть 8 и верхняя часть 20 поршня находятся в представленном положении. Через щель между нижней частью 8 поршня и внутренней стенкой отверстия 9 масло выдавливается вверх в объем 26, откуда, как показано стрелкой 29, направляется в отводное устройство. Сообразно этому эта щель должна иметь лишь малые размеры, так как в противном случае вытекающее масло сделало бы невозможным повышение давления в камере 13 клапана.

В открытом положении клапана 1 кольцевая поверхность 7, прижатая к кольцу 6, блокирует поток масла в объем 29. Открытие клапана 1 должно происходить быстро, поэтому глухое отверстие 19 деаэрируется через отверстие 25, а отверстие 17 деаэрируется через отверстие 27 в объем 26 и далее через отверстие 28 в отводное устройство.

При закрытии клапана эти отверстия, соответственно, вентилируются, чтобы таким образом поддерживать быстрое движение закрытия. Поверхность нижней части 8 поршня снабжена центрирующими пазами 10, вследствие чего постоянно обеспечивается хорошее центрирование нижней части 8 поршня в отверстии 9 и тем самым предотвращается заедание нижней части 8 поршня.

Монтаж клапана 1 облегчается тем, что он может быть собран из двух узлов. Один узел состоит из верхней части 3 корпуса 2 со встроенной верхней частью 20 поршня, пакетом 24 тарельчатых пружин и кольцом 6. Другой узел состоит из нижней части 4 корпуса 2 со встроенной нижней частью 8 поршня. Соединение обоих узлов может быть осуществлено сравнительно просто, так как вследствие отсутствия проходящего насквозь поршня не требуется дорогостоящего центрирования по общей продольной оси обеих частей корпуса.

Бочкообразно выполненный конец 22 верхней части 20 поршня и поверхность 23 нижней части 8 поршня безупречно взаимодействуют, даже если соответствующие продольные оси смещены по отношению друг к другу, если они образуют угол по отношению друг к другу или если имеет место и то и другое.

Заедание клапана 1 исключено в любом случае. Верхняя часть 20 поршня направляется двойным образом, один раз в отверстии 19 и один раз по внешней стороне буртика 21 в отверстии 17, так что также и здесь заедание исключено.

Если клапан 1 открыт, что всегда имеет место в случае нормального режима работы, то масло течет через камеру 13 клапана в отводящий трубопровод 14. Эта часть клапана выполнена так, что этот процесс течения не препятствуется, в частности предотвращаются сужения поперечного сечения течения. Если теперь в предохранительной и регулировочной системе происходит падение давления, например, вследствие утечки в виде разрыва трубы, тот тотчас падает также давление в камере 13 клапана до значений ниже половины номинального давления.

Это имеет своим следствием то, что усилие, оказываемое пакетом 24 тарельчатых пружин, преодолевается, и клапан 1 тотчас закрывается. Подпитка масла через подводящий канал 12 тотчас прерывается, так что из места утечки не может быть выдавлено масло под давлением, так что последующие повреждения могут быть удержаны малыми.

Особенно предпочтительным является то, что для приведения в действие клапана 1 не требуется использовать внешнюю энергию, так что клапан 1 всегда надежно работает независимо от внешней энергии, возможно содержащей помехи.

Использование: в гидравлических предохранительных и регулировочных системах для подвода пара к турбине. Сущность изобретения: клапан содержит корпус из двух частей, ступенчатый поршень и аккумулятор энергии. В торце верхней части корпуса установлено кольцо, поджатое его нижней частью. Торцевая поверхность поршня снабжена кольцевым выступом. Кольцевой выступ образует уплотнительную пару с кольцом при открытом положении клапана. 5 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Гидравлический клапан, содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней частей с по меньшей мере одним подводящим и одним отводящим каналами и каналом для соединения с отводным устройством, и ступенчатый поршень, меньшая ступень которого установлена в верхней части корпуса, а большая в его нижней части, при этом поршень нагружен аккумулятором энергии в сторону седла в закрытом положении клапана и суммой давлений по меньшей мере в одном подводящем и одном отводящем каналах в положении открытия клапана, а усилие аккумулятора энергии больше, чем противодействующее ему усилие на поршень от давления в подводящем канале, отличающийся тем, что в торце верхней части корпуса выполнена кольцевая расточка и в ней установлено выступающее вовнутрь кольцо, поджатое нижней частью корпуса, а на торцовой поверхности поршня, сопряженной с меньшей его ступенью, выполнен кольцевой выступ с возможностью образования уплотнительной пары с указанным кольцом при открытом положении клапана. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что поршень выполнен из верхней и нижней контактирующих между собой частей. 3. Клапан по п.2, отличающийся тем, что торец верхней части поршня, контактирующий с его нижней частью, выполнен сферическим. 4. Клапан по п.2, отличающийся тем, что на нижней части поршня выполнены гидравлические центрирующие кольцевые канавки. 5. Клапан по п.2, отличающийся тем, что в верхней части поршня выполнены отверстия, соединяющие полости корпуса с каналом для соединения с отводным устройством. 6. Клапан по п.1, отличающийся тем, что аккумулятор энергии выполнен в виде по меньшей мере одного пакета тарельчатых пружин.