ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1997 года по МПК F16K17/04 

Изобретение относится к гидравлической арматуре, а более точно к предохранительному клапану прямого действия.

Широко известны предохранительные клапаны прямого действия, в которых запорный орган подпружинен к седлу с усилием, определяющим давление срабатывания клапана. Для возможности точной настройки давления срабатывания или изменения его значения в большинстве известных предохранительных клапанов опорный элемент пружины со стороны, противоположной запорному органу, имеет возможность перемещения вдоль оси пружины, например, с помощью регулировочного винта.

При разработке предохранительного клапана прямого действия необходимо учитывать влияние пружины на работу клапана в процессе его срабатывания. При этом должно быть обеспечено открытие клапана на величину, достаточную для перепуска контролируемой среды при минимальных забросе давления и колебаниях запорного органа под воздействием потока этой среды и возвратной пружины. Последние, с учетом малого хода запорного органа, приводят к разбиванию седла, в результате чего клапан становится неспособным держать давление.

Известны предохранительные клапаны прямого действия, в которых предусмотрены специальные устройства для гашения колебаний запорного органа, в частности фрикционного типа [1, 2] Однако подобные устройства усложняют конструкцию клапана, а кроме того оказывают нежелательное воздействие на чувствительность и быстродействие клапана.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является предохранительный клапан прямого действия, содержащий установленные в корпусе подпружиненный запорный орган с периферийным круговым расширением, на который воздействует один конец пружины, направляющий элемент с кольцевой упорной поверхностью для ограничения хода запорного органа и опорную тарелку для другого конца пружины, имеющую возможность перемещения вдоль оси пружины [3]
Ограничение хода запорного органа в таком клапане определенным значением, полученным расчетным или эмпирическим путем, позволяет обеспечить при максимальном ходе запорного органа равновесное состояние между воздействующими на него давлением перепускаемой среды и усилием возвратной пружины. Однако, т. е. в указанном известном клапане, направляющий элемент и опорная тарелка связаны неразъемным соединением, при изменении положения опорной тарелки в процессе регулировки давления срабатывания клапана неизбежно изменится и длина хода запорного органа. При малой величине этого хода, даже при настройке давления срабатывания в пределах номинального значения, изменение длины хода запорного органа может оказаться неприемлемым. Поэтому в известных клапанах указанного вида не только для клапанов разных типоразмеров необходимо выполнять поверхности, ограничивающие ход запорного органа, на разном расстоянии от базовой поверхности, но и для ответственных клапанов одного типоразмера необходимо осуществлять индивидуальную подгонку каждого клапана. Если при этом требуется разборка клапана, то трудоемкость его изготовления еще более увеличивается.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания предохранительного клапана прямого действия, в котором элементы были бы взаимосвязаны таким образом, чтобы обеспечивалась возможность независимого регулирования усилия возвратной пружины и хода запорного органа.

Эта задача решается в предохранительном клапане прямого действия, содержащем установленные в корпусе подпружиненный запорный орган с периферийным круговым расширением, направляющий элемент с кольцевой упорной поверхностью для ограничения хода запорного органа и опорную тарелку для пружины, в котором, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, направляющий элемент выполнен в виде стакана, в котором размещен запорный орган с периферийным круговым расширением и опорная тарелка с зажатой между ними пружиной, и который установлен в корпусе с помощью резьбового соединения, а кольцевая упорная поверхность образована выполненной в стакане расточкой, с поверхностью которой как с направляющей контактирует цилиндрическая поверхность кругового расширения запорного органа. При этом в дне стакана выполнено резьбовое отверстие, с которым взаимодействует винтовой элемент, связанный с опорной тарелкой. Таким винтовым элементом может быть хвостовик самой тарелки или отдельный регулировочный винт, упирающийся в тарелку.

Благодаря указанному решению за счет вращения направляющего элемента обеспечивается изменение положения упорной поверхности для ограничения хода запорного органа, а за счет вращения винтового элемента достигается независимая регулировка положения опорной тарелки. Тем самым обеспечивается независимая настройка как максимального хода запорного органа, так и давления срабатывания.

Сущность настоящего изобретения и его преимущества поясняются следующим далее подробным описанием одного из примеров его реализации, изображенного на прилагаемых чертежах, на которых: фиг.1 изображает общий вид предохранительного клапана прямого действия в продольном разрезе; фиг.2 вид сверху по А на фиг.1.

Изображенный на чертежах предохранительный клапан прямого действия предназначен для использования в гидравлических приводах высокого действия, работающих от винтового насоса, на корпусе которого непосредственно и монтируется подобный клапан.

Как это показано на фиг.1, клапан содержит корпус 1, в котором смонтированы седло 2, запорный орган 3 с периферийным круговым расширением 4, направляющий элемент 5 для обеспечения его прямолинейного перемещения, возвратную пружину 6 и опорную тарелку 7 для конца пружины с противоположной стороны от запорного органа 3. Запорный орган 3 имеет форму шара, который центрируется периферийным круговым расширением 4. Эта последняя часть, благодаря своей большей площади и дефлекторному краевому кольцу 8 с одной стороны, обеспечивает ускорение подъема запорного органа, а ее другая плоская сторона служит в качестве упорной поверхности для пружины 6. Кроме того эта часть 4 оснащена юбкой 9 для скольжения в направляющем элементе 5.

Направляющий элемент 5 выполнен в виде стакана, который с помощью резьбового соединения 10 установлен в корпусе 1. Внутри этого стакана 5 расположены юбка 9, пружина 6 и опорная тарелка 7. В нижней части внутренняя поверхность стакана 5 выполнена с расточкой, образующей кольцевую поверхность 11 для упора в нее торца юбки 9 и тем самым ограничения хода H запорного органа 3. В дне стакана 5 выполнено резьбовое отверстие 12, через которое проходит регулировочный винт 13, упирающийся своим концом в опорную тарелку 7.

Стакан 5 снаружи охвачен втулкой 14, которая прижата к корпусу 1 клапана фланцевым кольцом 15, которое обеспечивает также сжатие уплотнения 16 с усилием, достаточным для предотвращения прорыва контролируемой среды. На внешней поверхности стакана 5 имеется кольцевой выступ 17 с продольным пазом, в которое вставлена шпонка 18 с поперечным отверстием, через которое проходит стопорный винт 19 (см. также фиг.2). Стопорный винт 19 своим концом закреплен в одном из резьбовых отверстий 20 во втулке 14. Все описанные элементы служат для надежной фиксации углового положения стакана 5, который, кроме потока перепускаемой среды при срабатывании клапана, подвержен значительному вибрационному воздействию от работающего насосного агрегата.

Настройка описанного клапана на рабочие параметры осуществляется следующим образом.

На основе расчетных данных с помощью регулировочного винта 13 устанавливается предварительное значение усилия сжатия пружины 6, определяющего давление срабатывания клапана. Такое же предварительное значение устанавливается и для максимального хода H запорного органа, что обеспечивается вращением стакана 5 при вывернутом из отверстия 20 конце стопорного винта 19. После этого клапан устанавливают на испытательно-настроечный стенд, на котором по абсолютному давлению открытия настраивают определенное положение регулировочного винта 13, а по картине пульсации потока перепускаемой среды устанавливают такое положение стакана 5, при котором эта пульсация исчезает. Далее с помощью контргайки фиксируют положение регулировочного винта 13. Для фиксации углового положения стакана 5, при отпущенном положении крепежных элементов фланцевого кольца 15, необходимо втулку 14 повернуть в одном из направлений до совмещения отверстия 20 с центральной линией паза кольцевого выступа 17. После этого вставляют шпонку 18, завинчивают до упора винт 19 в резьбовое отверстие 20 и фланцевым кольцом 15 прижимают втулку 14.

Работа описанного клапана происходит обычным путем, как и у всех других известных предохранительных клапанов прямого действия.

Опытный образец клапана в соответствии с его описанием был испытан на серийном винтовом насосе с установкой номинальных давлений срабатывания 65 и 87 кгс/см². При этом настройка клапана осуществлялась без его разборки и индивидуальной подгонки хода запорного органа. В результате испытаний были подтверждены достоинства предлагаемого клапана. По сравнению с клапаном, изготовленным по проектной документации, но без настройки, клапан в соответствии с изобретением после настройки усилия пружины и максимального хода запорного органа осуществлял при срабатывании перепуск потока рабочей среды при отсутствии вибрации и с уменьшением заброса давления на 40% при 65 кгс/см² и на 50% при 87 кгс/см². Аналогичные результаты были получены при изменении значения давления срабатывания клапана, без изменения его конструкционных размеров величин, в диапазоне от 66 до 88 кгс/см².

Использование: в гидравлической арматуре. Сущность изобретения: направляющий элемент предохранительного клапана прямого действия выполнен в виде стакана. Стакан установлен в корпусе с помощью резьбового соединения. В стакане размещены запорный орган, опорная тарелка и расположенная между ними пружина. Кольцевая упорная поверхность образована выполненной в стакане расточкой. С поверхностью расточки контактирует как с направляющей цилиндрическая поверхность периферийного кругового расширения запорного органа. В дне стакана выполнено резьбовое отверстие. Через резьбовое отверстие проходит винтовой элемент. Винтовой элемент взаимодействует с опорной тарелкой. 2 ил.

Предохранительный клапан прямого действия, содержащий установленные в корпусе подпружиненный запорный орган с периферийным круговым расширением, на который воздействует один конец пружины, направляющий элемент с кольцевой упорной поверхностью для ограничения хода запорного органа и опорную тарелку для другого конца пружины, установленную с возможностью перемещения вдоль оси пружины, отличающийся тем, что направляющий элемент выполнен в виде стакана, установленного в корпусе с помощью резьбового соединения, в котором размещены запорный орган, опорная тарелка и размещенная между ними пружина, кольцевая упорная поверхность образована выполненной в стакане расточкой, с поверхностью которой как с направляющей контактирует цилиндрическая поверхность периферийного кругового расширения запорного органа, при этом в дне стакана выполнено резьбовое отверстие, через которое проходит винтовой элемент, взаимодействующий с опорной тарелкой.