ДРЕНАЖНО-ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1997 года по МПК F16K17/00 

Изобретение относится к космической технике, в частности к дренажно-предохранительным клапанам, предназначенным для обеспечения сброса избыточного давления газов из емкостей и трубопроводов, а также для дренажа емкостей при заправке или сливе из них жидкостей, например ракетного топлива. Изобретение может применяться в пневмогидросистемах машин и агрегатов.

Известен дренажно-предохранительный клапан по отраслевому стандарту ОСТ 92-0136-70 "Клапаны предохранительные. Газодинамический расчет КП низкоподъемной схемы", лист 52, фиг.30, содержащий корпус с входными и выходными каналами, подпружиненный запорный элемент, седло и подъемный элемент, взаимодействующий с запорным элементом через шток.

Недостатком известного клапана является низкая надежность клапана.

Наиболее близким по своим конструктивным особенностям является дренажно-предохранительный клапан повышенной герметичности и расхода по тому же отраслевому стандарту ОСТ 92-0136-70, лист 57, фиг.35. Клапан содержит корпус с входным и выходным каналами, подпружиненный запорный элемент, чувствительный элемент, например в виде сильфона с нижним и верхним фланцами, управляющий орган, выполненный в виде подъемника, связанного со штуцером управляющего давления.

Недостатком этого клапана является то, что подъемник выполнен в виде отдельного узла и размещен в предохраняемой емкости. Это приводит к загромождению входа в клапан, усложнению подъемного устройства, необходимости защищать его от паров рабочего тела, что значительно увеличивает вес клапана. Кроме того, возможность прорыва управляющего давления в полость емкости может привести к разрушению емкости, что снижает надежность работы.

Уплотнительные поверхности запорного элемента, работая в режиме предохранения емкости и в режиме дренирования при заправке и сливе при большем количестве циклов срабатывания, изнашиваются и становятся негерметичными, что ведет к загазованности и потере рабочего тела.

Целью изобретения является повышение надежности работы и снижение веса.

Указанная цель достигается тем, что управляющий орган выполнен в виде штока, жестко и герметично связанного с верхним подпружиненным фланцем чувствительного элемента, установленным с зазором относительно корпуса, и с тарелью, неподвижно укрепленной на его противоположном конце и контактирующей с дополнительным наружным седлом корпуса, в зоне которого в корпусе выполнены дренажные отверстия, при этом внутренняя полость чувствительного элемента, ограниченная поверхностью сильфона и верхним и нижним фланцами, установленными с возможностью перемещения в корпусе, сообщена со штуцером управляющего давления через продольный осевой канал, выполненный в штоке, а трубопровод управляющего давления, соединенный со штуцером, выполнен гибким.

Сопоставительный анализ заявляемого клапана с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых признаков, изложенных в отличительной части формулы. Следовательно, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

При проведении патентных исследований не выявлены изобретения со сходными признаками, проявляющие те же свойства, что и изобретение. Это позволяет сделать вывод, что изобретение обладает "существенными отличиями".

На чертеже изображен общий вид дренажно-предохранительного клапана.

Заявляемый клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами, запорный элемент 4 с уплотнителем 5, подпружиненный пружиной 6 к седлу 7, чувствительный элемент 8 в виде сильфона с верхним 9 и нижним 10 фланцами и внутренней полостью 11.

Верхний фланец 9 выполнен за одно целое с управляющим органом в виде штока 12, в котором выполнен продольный канал 13 управляющего давления, сообщающий штуцер 14 управляющего давления, укрепленный на штоке 12, с внутренней полостью 11 чувствительного элемента 8. В верхней части корпуса 1 выполнено дренажное отверстие 15, герметично перекрытое тарелью 16, жестко и герметично укрепленную на штоке 12.

Верхний фланец 9 укреплен с возможностью перемещения на величину δ₁, которая равна расстоянию между торцом T₁ верхнего фланца и торцом T₂ корпуса. Нижний фланец 10 чувствительного элемента 8 прижат к торцу T₃ корпуса пружиной 17 с возможностью перемещения вверх. В хвостовике фланца 10 выполнен паз, в котором размещен штифт 18, установленный в отверстие запорного элемента 4, при этом штифт размещен с зазором δ относительно торца T₄ нижнего фланца. Верхний фланец 9 с тарелью 16 прижаты к дополнительному наружному седлу 19 корпуса пружиной 20. Пружина 20 выполнена с большим усилием, чем усилие пружины. Усилие пружины 17 может регулироваться на давление срабатывания клапана через канал 13 и гнездо 21 регулировочной гайкой 22. Штуцер 14 связан с трубопроводом 23 управляющего давления, который выполнен гибким.

Дренажно-предохранительный клапан работает следующим образом.

При подаче давления из предохраняемой емкости во входной штуцер 2 в условиях полета давление действует на эффективную площадь чувствительного элемента 8, площадь запорного элемента 4 и площадь тарели 16.

При достижении давления, близкого к давлению срабатывания клапана, на которое настроен клапан при помощи пружины 17, нижний фланец 10 чувствительного элемента, преодолевая усилие пружины 17, движется от упора в торец T₃ корпуса 1. При этом зазор d уменьшается и при определенном давлении на T₄ нижнего фланца соприкасается с поверхностью штифта 18, установленного перпендикулярно оси в запорном элементе 4. При дальнейшем росте давления до давления срабатывания запорный элемент начинает подниматься над седлом, образуя щель для сброса избыточного давления газов через выходной канал 3. При снижении давления в емкости нижний фланец чувствительного элемента опускается на упор в торец T₃ корпуса, а запорный элемент под действием пружины герметично устанавливается на седле 7.

При заправке (на земле) или сливе жидкости из предохраняемой емкости во внутреннюю полость 11 чувствительного элемента через гибкий трубопровод 23, штуцер управляющего давления и канал 13 штока подается управляющее давление. При этом нижний фланец 10 прижимается к торцу T₃ корпуса, а верхний фланец 9, преодолевая разницу усилий пружин, движется вверх к торцу T₂ корпуса 1 и поднимает тарель 16 над седлом 19, обеспечивая дренирование емкости и плоскости клапана через дренажные отверстия 15 и образованную щель между седлом и тарелью 16. При подъеме тарели изгибается и гибкий трубопровод 23.

Положительный эффект от использования заявляемой конструкции дренажно-предохранительного клапана заключается в том, что исключается попадание газов управляющего давления в предохраняемую емкость и разрушение ее. Следовательно, повышается надежность работы. Кроме того, снижается вес клапана, т. к. узел дренажа и предохранительный клапан заключены в единый корпус, оба фланца чувствительного элемента установлены подвижно, а единый чувствительный элемент работает при срабатывании как предохранительного клапана, так и дренажного. В связи с тем, что при заправке емкости на земле и при предохранении емкости от избыточного давления в условиях полета функции запорных органов тарели 16 и запорного элемента 4 разделены, повышается ресурс работы клапана, герметичность и как следствие этого снижается загазованность.

Использование: в космической технике. Сущность изобретения: дренажно-предохранительный клапан содержит корпус с входным и выходным каналами, чувствительный элемент с верхним и нижним фланцами, управляющий орган, выполненный в виде штока, жестко и герметично связанного с верхним подпружиненным фланцем чувствительного элемента и установленного с зазором относительно корпуса, и с тарелью, неподвижно укрепленной на его противоположном конце и контактирующей с дополнительным наружным седлом корпуса, в зоне которого в корпусе выполнены дренажные отверстия. Управляющий орган связан со штуцером управляющего давления. Внутренняя полость чувствительного элемента ограничена его поверхностью и верхним и нижним фланцами, установленными с возможностью перемещения в корпусе, и сообщена со штуцером управляющего давления через продольный осевой канал, выполненный в штоке. Трубопровод управляющего давления, соединенный со штуцером, выполнен гибким. Чувствительный элемент может быть выполнен в виде сильфона. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Дренажно-предохранительный клапан, содержащий корпус с входным и выходным каналами, подпружиненный запорный элемент, чувствительный элемент с нижним и верхним фланцами, управляющий орган и связанный с ним штуцер управляющего давления с трубопроводом, отличающийся тем, что управляющий орган выполнен в виде штока, жестко и герметично связанного с верхним подпружиненным фланцем чувствительного элемента, установленным с зазором относительно корпуса, и с тарелью, неподвижно укрепленной на его противоположном конце и контактирующей с дополнительным наружным седлом корпуса, в зоне которого в корпусе выполнены дренажные отверстия, при этом внутренняя полость чувствительного элемента, ограниченная его поверхностью и верхним и нижним фланцами, установленными с возможностью перемещения в корпусе, сообщена со штуцером управляющего давления через продольный осевой канал, выполненный в штоке, а трубопровод управляющего давления, соединенный со штуцером, выполнен гибким. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде сильфона.